BR112014014186B1

BR112014014186B1 - método para monitorar e ajustar o abatimento e o conteúdo de ar em uma mistura cimentícia e dispositivo de mistura

Info

Publication number: BR112014014186B1
Application number: BR112014014186-0A
Authority: BR
Inventors: Eric Koehler; Mark F. Roberts
Original assignee: Verifi Llc
Priority date: 2011-12-12
Filing date: 2011-12-12
Publication date: 2020-07-07
Also published as: MX345937B; BR112014014186A2; EP2790884A4; CA2858577C; WO2013089663A2; US20130145967A1; AU2011383344A1; MX2014006975A; US8764273B2; US8491717B2; US20130272084A1; SG11201403048PA; AU2011383344B2; EP2790884A2; CA2858577A1; EP2790884B1; WO2013089663A3

Abstract

resumo gestão multivariada do ar incorporado e da reologia em misturas cimentícias a invenção refere-se a um método e sistema para monitorar e ajustar tanto as propriedades do conteúdo de ar e da reologia (por exemplo, abatimento / assen-tamento, fluxo de abatimento / assentamento) de uma mistura de concreto hidratável contido dentro de uma betoneira (misturador de concreto rotativo). o sistema segue / controla, simultaneamente, a dosagem de ambos os aditivos modificadores de reo-logia (por exemplo, dispersante de cimento de policarboxilato polimérico) e agente controlador de ar ou "aca" (por exemplo, agente incorporador de ar), em função de pelo menos de quatro curvas ou perfis de dose resposta nominal ("ndr"), nos quais, pelo menos, quatro perfis de ndr são baseados nos respectivos comportamentos de cada um dos aca e agentes modificadores de reologia no conteúdo de ar e na reologia..

Description

CAMPO DA INVENÇÃO

[001] A presente invenção refere-se à fabricação de concreto, e particularmente, a um método para monitorar e ajustar as propriedades do ar incorporado e da reologia (por exemplo, abatimento / assentamento, fluxo de abatimento / assentamento) em um concreto fresco contido em um tambor de mistura de concreto utilizando um sistema de controle de processo.

ANTECEDENTES DA INVENÇÃO

[002] No Pedido de Patente US No. de Série 11 / 834,002, Sostaric etal.divulgaram que plastificantes e agentes incorporadores de ar podem ser dosados no concreto contido no tambor de mistura de um caminhão betoneira utilizando um sistema de controle de processo. No entanto, não foi explicado como as propriedades reológicas, por um lado, e as propriedades do ar, por outro lado, poderiam ser controladas simultaneamente.

[003] Sabe-se, contudo, que o "abatimento / assentamento"(“slump”)ou fluidez pode ser individualmente monitorado e ajustado usando um sistema de controle de processo. Isto é feito através da medição da energia requerida para que o concreto gire em um tambor de mistura com vários sensores; da correlação dos valores de energia com os valores de abatimento (usando um Ensaio de Abatimento do Tronco de Cone padrão); e do armazenamento dessa informação na memória de modo que uma unidade central de processamento ("CPU") possa correlacionar os valores de energia e abatimento. Vide, por exemplo, as Patentes US 4,008,093 e 5,713,663. Uma vez que o concreto endurece com o tempo, devido à hidratação, evaporação, e/ou outros fatores, uma maior energia é necessária para rodar o tambor e a CPU pode ser programada para ativar os dispositivos que injetam água ou dispersante químico na mistura de concreto.

[004] Numerosas patentes declararam que várias propriedades das misturas de concreto podem ser monitoradas e ajustadas, através da utilização de dispositivos sensores que estão ligados a uma CPU. Por exemplo, na Patente US No. 5,713,663, Zandberg etal. implementaram sensores para medir a quantidade de água de mistura (batch water)e ingredientes particulados, o teor de umidade da areia, o tempo, e outros fatores (Vide, por exemplo, col. 8, linhas 3-14). Na Publicação de Patente US No. 2009 / 0,037,026, Sostaric et al. referiram-se aos sensores para a detecção da temperatura do tambor de mistura, da velocidade de rotação, "aceleração / desaceleração / tilt',vibração, e outras propriedades. Estas e outras publicações da técnica anterior contêm a sugestão comum que os dados coletados pelos sensores podem ser listados em gráficos "de busca".

[005] No entanto, para todas as prescrições quanto à utilidade dos dados derivados de sensores, a monitoramento e o controle da reologia (por exemplo, o abatimento), bem como o conteúdo de ar incorporado, não têm sido alcançados ou integrados com precisão ou certeza na prática. Embora seja de conhecimento geral que a alteração do conteúdo de ar afeta o abatimento e vice-versa, a indústria de concreto não tem condições de prever como o abatimento de uma mistura de concreto pode estar, por exemplo, ao se duplicar ou multiplicar os níveis de ar incorporado. Em outras palavras, embora o abatimento possa ser aumentado, como uma proposição geral, pelo aumento do conteúdo de ar, a medida exata em que o abatimento é aumentado ainda não foi prevista, de forma confiável, com base na quantidade de mescla incorporadora de ar ("AEA") que é introduzido na mistura de concreto. Como resultado, os dispositivos da técnica anterior têm-se centrado apenas em ajustar o abatimento ou outra propriedade reológica no caminhão.

[006] Para o concreto sem AEA, o acréscimo de dispersante de cimento normalmente tem um efeito insignificante sobre o conteúdo de ar e os dispositivos da técnica anterior foram projetados apenas para ajustar o abatimento. No entanto, no concreto com ar incorporado, os presentes inventores perceberam que a alteração da reologia, pela adição de agentes dispersantes de cimento, afeta substancialmente o conteúdo de ar. Eles acreditam que é necessária uma abordagem integrada para o controle tanto da reologia quanto do conteúdo de ar em tais casos.

[007] O problema é que não existe uma correlação coerente ou linear entre as propriedades reológicas, como o abatimento e a utilização de AEAs nas misturas de concreto. Isto é devido em grande parte à natureza do concreto, que é inconsistente de lote para lote, e até mesmo de um dia para outro. Muitos fatores levam a esta contradição: incluindo variabilidade na composição de mistura do lote, qualidade e origem dos ingredientes, condições de processamento (por exemplo, temperatura, umidade, ciclos necessários para tambores de mistura específicos), e a natureza do dispersante e AEA empregado. Conforme explicado mais adiante, os dispersantes químicos e os AEAs podem ter efeitos adversos e imprevisíveis sobre o desempenho do outro.

[008] O estado da técnica é desprovido de ensinamentos precisos sobre como administrar os AEAs e dispersantes usando uma abordagem integrada em uma betoneira (misturador de concreto rotativo). Os presentes inventores acreditam que o número de problemas criados pelos AEAs para os produtores de mistura pronta, empreiteiros e proprietários excedem, em muito, os que foram criados por todos os outros aditivos. Quase tudo influencia o desempenho dos AEAs: por exemplo, temperaturas ambientais e do concreto, o tempo de viagem da planta ao local, o tempo de mistura, tipo de cimento, bem como a natureza e a variabilidade de dispersantes de cimento (particularmente, os superplastificantes de policarboxilato).

[009] Existem diferentes tipos de ar no concreto: o ar aprisionado e o ar incorporado. O "ar aprisionado" resulta do processo de mistura, onde o ar é envolvido mecanicamente (normalmente 1,5 % por volume de concreto) através da agitação dos agregados ou do movimento das pás no interior do tambor de mistura. Tal ar aprisionado é visível a olho nu como vãos formados irregularmente quando visto, por exemplo, em um corte transversal serrado (sawn)do concreto endurecido. Por outro lado, o "ar incorporado" tem a forma de vazios microscópicos de forma esférica; o que torna mais fácil a distribuição por toda a mistura. O dimensionamento e espaçamento das bolhas de ar incorporadas são importantes para o aumento da durabilidade do concreto submetido a condições de congelamento / descongelamento. Mesclas incorporadoras de ar são utilizados para formar e estabilizar estes vazios microscópicos no concreto.

[010] O fator complicador é que a medição típica do ar incorporado no concreto envolve uma leitura em percentagem da quantidade total de ar, o que quer dizer tanto o ar "aprisionado" e "incorporado". Quando a leitura da percentagem é de 6 % de ar, por exemplo, isto significa que, aproximadamente, 1,5 % do ar total está aprisionado, enquanto que 4,5 % é ar incorporado.

[011] Para complicar ainda mais, o fato de o tambor de mistura de concreto e o movimento do caminhão betoneira, que é sacudido (Jostled)durante a viagem devido às estradas e superfícies irregulares, podem aumentar a quantidade relativa do ar "aprisionado". Por outro lado, quanto maior o tempo em que o concreto é transportado no caminhão, maior é o decréscimo do conteúdo de água livre no concreto devido à evaporação e hidratação. Como a água é necessária para a formação das bolhas de ar, a percentagem do ar total, incluindo o ar incorporado, pode diminuir.

[012] Um fator que complica ainda mais é que diferentes tipos de AEAs têm diferentes efeitos sobre a formação de bolhas na mistura de concreto e podem ser influenciados de forma diferente, dependendo do tipo de dispersante utilizado.

[013] Um AEA do tipo sal derivado de madeira (wood-derived salt type AEA), tal como a resina Vinsol, é frequentemente usado em misturas de concreto com níveis baixos de água a fim de se obter uma boa estrutura de bolha. Quando um superplastificante é adicionado, de modo a obter um maior abatimento no despejamento, os níveis de ar incorporado tendem a diminuir. Isso continua quanto mais o concreto é misturado no caminhão. A adição da mescla incorporadora de ar é, portanto, necessária para esta situação.

[014] Por outro lado, um AEA do tipo resina sintética (por exemplo, sais de ácidos graxos ou de tall-oil) funciona de forma diferente na medida em que tende a incorporar mais bolhas pequenas à medida que o abatimento aumenta. Assim, se a água for adicionada à mistura de concreto no despejamento, a quantidade de ar que entra pode aumentar potencialmente a níveis excessivos em algumas situações.

[015] Em vista do acima exposto, os presentes inventores acreditam que é necessário um novo método e sistema automático de controle de processo para integrar, simultaneamente, a monitoramento e o ajuste tanto das propriedades do ar e de reologia, usando adições de componentes separadas de um componente aditivo de controle de ar e um componente aditivo de controle de reologia que, até o presente momento, têm apresentado efeitos imprevisíveis e adversos um sobre o outro e sobre a mistura de concreto resultante.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

[016] De modo a superar as desvantagens da técnica anterior, a presente invenção fornece um método e sistema de gestão de controle de processo para o controle e regulação do ar e da reologia (por exemplo, abatimento, fluxo de abatimento, o limite de elasticidade) em misturas cimentícias hidratáveis, tais como o concreto em um tambor de mistura.

[017] O sistema e os métodos da invenção são adequados para ajustar as propriedades do concreto em um tambor de mistura, por meio do controle automático e da adição controlada de aditivos, incluindo, pelo menos, um agente dispersante de cimento compreendendo água, dispersante de polímero, ou mistura dos mesmos; e incluindo, pelo menos, uma mescla controladora de ar (ACA), tais como uma mescla incorporadora de ar (AEA), uma mescla desincorporadora de ar (ADA), ou uma mistura dos mesmos (AEA / ADA).

[018] Um exemplo de sistema e método da invenção para monitorar e ajustar o nível de ar incorporado e a reologia de uma mistura cimentícia hidratável, compreende: (a) fornecer uma mistura de concreto em uma betoneira (misturador de concreto rotativo), onde a mistura de concreto compreende cimento hidratável, agregados e água para a hidratação do referido cimento, sendo que a mistura de concreto possui um volume total, quando misturado uniformemente, de 0,765 m3 a 11,47 m3 (1,0 a 15,0 jardas cúbicas); (b) introduzir em uma unidade central de processamento (CPU) e armazenar na memória acessível pelo computador o desempenho do concreto desejado, que varia em relação a: Uma reologia alvo ou intervalo alvo (doravante designado como "RT"), em que um abatimento ou intervalo de abatimento desejado de concreto é especificado dentro de um intervalo de 0 a 27,94 cm (0 a 11 polegadas) (por exemplo, o abatimento que é determinado com base no Ensaio de Abatimento do Tronco de Cone padrão, de acordo com o ASTM C143-05 ou outro ensaio padrão); e um conteúdo de ar alvo ou intervalo alvo "AT", em que um conteúdo de ar desejado no concreto ou intervalo do conteúdo de ar desejado está dentro de um intervalo de 1 % a 10 % (que pode ser determinado de acordo com os ensaios padrão estabelecidos no ASTM C138-10, C173-10, e / ou C231 -10 ou outros ensaios); (c) operar a referida mistura de concreto na referida betoneira (misturador de concreto rotativo) e obter, pelo menos, um valor de reologia no tempo atual (doravante designado como "RCT") e pelo menos um valor de conteúdo de ar no tempo atual (doravante designado como "ACT"); (d) comparar, usando a CPU, o referido RCT com o referido RT, e o referido ACTcom o referido AT, até que a CPU detecte um evento de não-conformidade, em que o referido RCT não está em conformidade com o referido RT e / ou o referido ACT não está em conformidade com o referido AT; e (e) introduzir na mistura de concreto contido na referida betoneira (misturador de concreto rotativo), um de, pelo menos, dois tipos diferentes de aditivos que compreende: pelo menos um aditivo para modificar o nível de ar incorporado na mistura de concreto (doravante designado como "ACA"), em que pelo menos um referido ACA compreende, pelo menos, uma Mescla Incorporadora de Ar (doravante designado como "AEA"), Mescla Desincorporadora de Ar ("ADA"), ou uma mistura dos mesmos, e pelo menos um dispersante de cimento para modificar a reologia da mistura de concreto, onde, pelo menos, um referido agente dispersante de cimento compreende um dispersante de cimento polimérico, água, ou uma mistura dos mesmos; a referida introdução de, pelo menos, um referido ACA e um dispersante de cimento a ser obtido pelo sistema de válvula controlado pela CPU de acordo com o dispositivo de memória acessível pela CPU que tem, pelo menos, quatro conjuntos de correlação de dados: ou seja, (i) efeito do referido dispersante de cimento sobre a reologia (por exemplo, o abatimento); (ii) efeito do referido ACA sobre o conteúdo do ar; (iii) o efeito do referido ACA sobre a reologia (por exemplo, o abatimento); e (iv) efeito do referido dispersante de cimento sobre o conteúdo de ar. A presente invenção pode ser utilizada para monitorar e controlar as propriedades de reologia, tais como fluxo de abatimento, abatimento, e limite de elasticidade da composição cimentícia hidratável fresca.

[019] Assim, os sistemas e métodos da invenção envolvem a introdução de AEAs (aditivos incorporadores de ar), ADAs (aditivos incorporadores de ar, ou "agentes antiespuma), ou combinações de AEAs e ADAs. As formas de realização preferenciais envolvem a introdução de AEA e de dispersante de cimento de policarboxilato polimérico em uma mistura de concreto. Estas combinações de mesclas químicas são as mais problemáticas de se administrar.

[020] Nos sistemas e processos de invenção preferidos, cada uma das referidas correlações acima descritas, no parágrafo (e) (i) a (e) (iv), é baseada em um conjunto de dados em que os respectivos valores de, pelo menos, um ACA (como mencionado nas etapas "(e) (ii)" e "(e) (iii)") e, pelo menos, um dispersante de cimento (tal como mencionado em etapas "(e) (i)" e "(e) (iv)") são determinados utilizando os perfis de resposta à dose nominal ("NDR"). Os perfis NDR baseiam-se em uma média de pelo menos dois, e, preferivelmente, de uma pluralidade (mais do que três) de curvas de dose / efeito, como será explicado detalhadamente a seguir. Estes perfis NDR não requerem compilações demoradas para serem colocados em "tabelas de consulta" dos parâmetros por parte do operador. Estes perfis NDR minimizam a tarefa de introduzir vários parâmetros no início de cada preparação ou preparação de mistura.Uma curva de dose resposta representa uma correlação entre a quantidade de água e / ou aditivo ou mesclas químicas e uma propriedade do concreto que é modificada pelo efeito da água e/ou mesclas químicas.A curva de dose resposta pode ser representada por uma de uma série de formas, por motivos de clareza e conveniência, e para facilitar a programação da CPU. Por exemplo, uma curva de dose resposta para uma mescla química que modifica o abatimento, pode ser representada como a dose administrada ao abatimento do concreto. Além disso, a curva de dose resposta pode ser representada como a alteração na dose da mescla química (ou água) necessária para alterar o abatimento de uma unidade de incremento, por exemplo, a dose necessária para alterar o abatimento em 2,54 cm (uma polegada) (por exemplo, para alterar o abatimento em 5,08 cm a 7,62 cm (2 polegadas a 3 polegadas)).

[021] Para os fins do presente pedido, uma curva de dose resposta para um dado conjunto de materiais, sob um determinado conjunto de condições, que podem ser usadas mais tarde para selecionar a dose adequada durante a produção do concreto, é aqui referida como a curva de resposta à dose nominal ("NDR"). Devido à curva de dose resposta ser uma função de um grande número de variáveis (as propriedades do material, a temperatura, etc), fica impraticável desenvolver curvas de dose resposta que envolvam especificamente considerações de todas as variáveis relevantes para programar uma CPU com tabelas de consulta ou similares que listam estas variáveis específicas; medir todas estas variáveis, e, em seguida, selecionar a dose adequada do agente modificador de reologia (por exemplo, mesclas químicas) a fim de alcançar a resposta desejada. Assim, métodos e sistemas preferidos da invenção irão empregar o uso de perfis ou curvas de NDR com base nas correlações de dados.

[022] É ainda outro objetivo da presente invenção fornecer um meio para uma atualização, eficiente e precisa, da informação da curva de resposta à dose nominal ("NDR") tanto dos dados do nível de ar incorporado quanto os da reologia (por exemplo, abatimento). Isto irá resolver os problemas das variáveis externas específicas, evitando ter que considerar explicitamente essas variáveis. Surpreendentemente, os presentes inventores perceberam que, quando as curvas de NDR são geradas para o nível de ar incorporado e o nível de reologia, para cada aditivo a ser incorporado no concreto, em seguida, ambas as propriedades de reologia e de ar puderam ser controladas, simultaneamente e de forma adaptativa, por uma metodologia de controle nova, altamente inventiva, e ainda elegante, que é o objeto da presente invenção.

[023] A presente invenção surge de duas descobertas surpreendentes: primeiro, que as misturas de concreto têm diferentes parâmetros (por exemplo, temperatura, composição da mistura, níveis de água, níveis de hidratação, umidade, diferentes caminhões) e exibem perfis de "dose resposta" que variam em amplitude, mas de alguma forma têm comportamentos semelhantes onde suas curvas de dose resposta não se cruzam; e, segundo, que os perfis de "dose resposta" acima mencionados das quatro correlações do parágrafo (e) (i) a (e) (iv) podem ser monitorados e ajustados, de modo que o ar incorporado alvo e a reologia alvo possam ser alcançados de forma integrada. Por exemplo, se um arquiteto ou supervisor trabalho solicita a entrega de uma mistura de concreto fresca com um abatimento alvo (reologia) de, por exemplo, “10,16 a 15,24 cm” (4 a 6 polegadas) (em referência ao Ensaio de Abatimento do Tronco de Cone padrão) e um conteúdo de ar alvo incorporado, por exemplo, de "4 a 6 por cento", os sistemas e métodos da presente invenção podem ser implantados para atingir essas metas de desempenho baseadas em abatimentos conhecidos e equipamentos conhecidos de monitoramento de conteúdo de ar e mesclas químicas. Essa capacidade não foi previamente atingida ou sugerida na indústria de concreto.

[024] Outras vantagens e detalhes característicos específicos da invenção são descritos a seguir.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[025] Outras vantagens e características da presente invenção podem ser mais facilmente compreendidas quando a descrição detalhada a seguir das formas de realização preferenciais é realizada em conjunto com os desenhos em anexo, em que:

[026] A Fig. 1 é uma ilustração gráfica de exemplo do método da presente invenção, em que, para uma determinada mistura de concreto, o conteúdo de ar e o abatimento (reologia) atuais, designados em "1", são determinados e comparados com o conteúdo de ar alvo (intervalo) ("AT") e o abatimento alvo ("ST"), juntamente representados pelo retângulo designado em "2"; e, quando a não-conformidade é determinada, o ar e o abatimento são ajustados pela adição do agente incorporador de ar e / ou dispersante de cimento com base em, pelo menos, quatro conjuntos de correlações de dados: em que os respectivos efeitos sobre o conteúdo do ar e o abatimento estão correlacionados com cada aumento de dose do agente incorporador de ar (tal como ilustrado pela seta designada em "3") e cada aumento de dose do dispersante de cimento (como ilustrado pela seta designada pelo "4"). Os efeitos cumulativos destes são ilustrados pela seta designada em "5" (indicando que o ar incorporado e o abatimento da mistura de concreto foram trazidos para dentro dos intervalos alvo para AT e ST);

[027] A Fig. 2 é uma ilustração gráfica do abatimento atual (polegadas) do concreto representado graficamente como uma função da quantidade de agente modificador de reologia (por exemplo, um agente dispersante de cimento referido como um redutor de água de alto alcance ou "HRWR") necessária para alterar um abatimento por polegada;

[028] A Fig. 3 é uma ilustração gráfica do conteúdo de ar incorporado (%) do concreto, como uma função da quantidade de Aditivo Controlador de Ar (por exemplo, um agente incorporador de ar ou "AEA") necessária para mudar o conteúdo de ar em um por cento;

[029] A Fig. 4 é uma ilustração gráfica do abatimento atual (polegadas) do concreto representado graficamente como uma função da quantidade de AEA necessária para alterar o abatimento em uma polegada;

[030] A Fig. 5 é uma ilustração gráfica do conteúdo de ar incorporado (%) do concreto representado graficamente como uma função da quantidade de HRWR necessária para mudar o conteúdo de ar em um por cento;

[031] A Fig. 6 é uma ilustração gráfica do método alternativo da presente invenção em que o abatimento atual do concreto (polegadas) é medido como uma função da razão de quantidade entre a quantidade de alteração do conteúdo de ar incorporado (%), dividido pelo valor da alteração no abatimento (polegadas) para uma dada dose de uma mescla química;

[032] As Figs. 7 e 8 são representações gráficas de outras curvas de dose resposta para misturas de concreto em que o abatimento inicial (eixo horizontal) é expresso em relação a dose necessária para aumentar o abatimento em uma unidade (eixo vertical); e

[033] A Fig. 9 é uma ilustração gráfica em que se percebe que os valores de alteração do abatimento medidos no momento atual (mostrados pelos pontos) correspondem aos valores teóricos de alteração do abatimento, de acordo com as curvas ou perfis de resposta à dose nominal, e com base nos testes do dispersante de cimento no abatimento da mistura de concreto.

DESCRIÇÃO DETALHADA DAS FORMAS DE REALIZAÇÃO PREFERIDAS

[034] O termo "cimentício"refere-se ao Cimento Portland e / ou substitutos do cimento (cinza volante, escória de alto forno, calcário, pozolana, etc) que, quando misturados com água, ligam-se a agregados finos, como areia em argamassa, e, adicionalmente, a agregados grossos, tais como brita ou cascalho em concreto. Estes materiais são "hidratáveis", pois eles endurecem quando misturados com água para formar os materiais de construção e as estruturas de engenharia.

[035] Considera-se que os dispersantes convencionais de cimento e os aditivos controladores de ar ("ACA") podem ser utilizados na presente invenção, bem como outros aditivos opcionais para modificar a reologia e o ar incorporado das composições de cimento, tais como argamassas e concretos. Além disso, qualquer mistura que resulte em uma alteração na reologia ou no conteúdo de ar, mesmo como efeito principal ou efeito não principal (por exemplo, secundário), pode ser administrada usando a metodologia aqui descrita.

[036] Para fins de ilustração, a propriedade de reologia, conhecida como "abatimento", será discutida e ilustrada aqui. No entanto, entende-se que as propriedades reológicas, conhecidas como "fluxo de abatimento" e "limite de elasticidade" são as propriedades relacionadas dos materiais de cimento fresco (por exemplo, concreto) que também pode ser monitoradas e controladas utilizando os ensinamentos da presente invenção.

[037] Os dispersantes de cimento conhecidos, que podem ser utilizados na presente invenção, incluem plastificantes convencionais (incluindo os superplastificantes). Estes incluem lignossulfonatos, sulfonatos de naftaleno, sulfonatos de melamina, ácidos hidroxicarboxílicos, oligossacarídeos, e suas misturas. Outros dispersantes de cimento conhecidos incluem os plastificantes com grupos oxialquileno (por exemplo, óxido de etileno, óxido de propileno, ou suas misturas), os grupos de ácidos policarboxílicos (ou seus sais ou ésteres); ou suas misturas. Muitos destes tipos de dispersantes de cimento, alguns dos quais contêm espessantes e outros agentes modificadores de viscosidade para melhorar a estabilidade ou outros atributos, estão disponíveis pela Grace Construction Products(Cambridge, Massachusetts) sob vários nomes comerciais, tais como DARACEM ®, WRDA ®, ADVA ®, e MIRA ®, e estes são todos considerados dispersantes de cimento adequados que podem ser utilizados na presente invenção.

[038] O termo "agente dispersante de cimento" e "dispersante de cimento", tal como aqui utilizado, entende-se e refere-se a água e agentes plastificantes, que facilitam a dispersão de partículas de cimento hidratáveis dentro de uma suspensão aquosa. Em tal contexto, entende-se que o termo "plastificante" refere-se aos agentes "redutores de água" que permitem que argamassas ou concretos hidratáveis sejam feitos usando menos água. Os "superplastificantes" são assim denominados porque permitem que 12 % ou mais de água sejam substituídas na porção da pasta de cimento. Tais agentes plastificantes são convencionalmente conhecidos.

[039] Além disso, para os fins da presente invenção, os dispersantes de cimento convencionais podem ser empregados, contendo um ou mais aditivos controladores de ar ("ACA") pré-misturados com a formulação do produto. Considera-se que os métodos e sistemas da presente invenção incluam formulações de dispersante de cimentos disponíveis comercialmente para serem utilizados como o componente "dispersante de cimento", em combinação com a dose de um componente de ACA adicional e separado. Por exemplo, a Patente US 7,792,436, pertencente a WR Grace & Co.Conn.,divulga um dispersante de cimento de policarboxilato formulado com aditivos controladores de ar, e este pode ser administrado na mistura de concreto, como o componente "dispersante de cimento", e os mesmos ou diferentes aditivos controladores de ar (incorporadores e / ou desincorporadores) podem ser administrados separadamente, como o componente de ACA.

[040] Em outros exemplos de métodos e sistemas da presente invenção, pode ser vantajoso utilizar os dispersantes de cimento que tenham dispersabilidade de mistura comparativamente rápida para acelerar a monitoramento e o ajuste das propriedades da mistura de concreto. Na Patente US 8,085,377 B1, por exemplo, Goc-Maciejewska et al. divulga que os dispersantes de policarboxilato contendo fosfato possui grupos oxialquileno, grupos de ácido acrílico, e os grupos éster para alcançar uma rápida dispersabilidade de mistura quando se usa um equipamento de mistura de concreto.

[041] Aditivos controladores de ar ("ACAS"), adequados para utilização na presente invenção, incluem agentes incorporadores de ar convencionais ("AEAs"), bem como agentes desincorporadores de ar convencionais ("ADAs") (por vezes referidos como agentes anti-espuma). AEAs convencionais incluem os sais solúveis em água (geralmente sódio) de resina de madeira, colofónia / breu de madeira, ou colofónia de goma; surfactantes não iônicos (por exemplo, como os comercialmente disponíveis a partir da BASF sob a designação comercial Triton X-100); hidrocarbonetos sulfonados; materiais proteicos; ou ácidos graxos (por exemplo, ácidos graxos de tall-oil) e seus ésteres.

[042] Acredita-se que os AEAs adequados para fins da presente invenção estão disponíveis por Grace Construction Products, sob os nomes comerciais de DAREX ®, DARAVAIR ® e AIRALON ®.

[043] Acredita-se que os aditivos desincorporadores de ar ("ADAs") que sejam úteis na invenção, incluem o fosfato de tributila, aminas propoxiladas, silicone, e suas misturas.

[044] O termo aditivos controladores de ar "ACA", tal como aqui utilizado, engloba os agentes de superfície ativos e combinações destes, e pode envolver tanto as propriedades de incorporação e desincorporação; ou de outra forma, os componentes com diferentes efeitos sobre as propriedades do ar. Por exemplo, a Patente US 7,792,436, tal como previamente mencionado acima, divulga uma combinação envolvendo (a) um primeiro agente de superfície ativo, compreendendo betaína, um grupo sulfonato de alquila ou arila ou alquilarila, ou sua mistura, com a finalidade de aumentar o conteúdo de ar no concreto; e (b) um segundo agente ativo de superfície que compreende um surfactante não iônico de polímero contendo oxialquileno para fornecer uma distribuição de vazios de ar, finos e uniformes (com algumas propriedades de desincorporação), dentro de um intervalo adequado de 3 a 20 por cento com base no volume do concreto. Assim, os presentes inventores consideram que exemplos de ACA podem ser usados tendo ambas as propriedades de incorporação e desincorporação, como para controlar a quantidade e a qualidade do ar incorporado (por exemplo, tamanho e espaçamento) com a matriz de concreto (eventualmente endurecida).

[045] O componente "ACA", semelhante ao componente de dispersante de cimento, pode compreender uma porção de um ou mais agentes dispersantes de cimento, além do AEA e / ou ADA. De fato, os aditivos de concreto convencionais adicionais podem ser incorporados tanto em um quanto em ambos os componentes de "ACA" e "dispersante de cimento" para valores de desempenho do agregado, e estes incluem definir aceleradores, retardadores, e outros semelhantes.

[046] Caminhões de entrego misturadores de concreto, com monitoramento do controle de abatimento e equipamentos de controle, tais como sensores hidráulicos e / ou elétricos que medem a energia para girar o tambor de mistura, sensores de velocidade que medem a velocidade de rotação, sensores de temperatura que monitorizam a temperatura atmosférica, bem como a temperatura da mistura, e equipamento de distribuição, bem como as unidades unidade centrais de processamento (CPU) para monitorar os sinais a partir dos sensores e acionar o equipamento de distribuição são, até agora, relativamente bem conhecidos na indústria. Por exemplo, tais sistemas de controle de abatimento, os quais podem ser utilizados, opcionalmente, em conjunto com os sistemas de comunicação sem fio, são descritos na Patente US 5,713,663; Patente US 6,484,079; US No. de Série 09 / 845,660 (Publicação No. 200210015354 A1); US No. de Série 10 I 599,130 (Publicação No. 2007 I 0185636 A1); Patente US 8,020,431; US No. de Série 11 1834,002 (Publicação No. 200910037026); e WO 2009 / 126138.

[047] Um exemplo de um sistema para o monitoramento e controle usando comunicações sem fio, em combinação com os sensores para monitorar várias propriedades físicas da mistura de concreto, é ensinado na Patente US 6,611,755, de Coffee. Estes ensinamentos, bem como as referências de patentes, como anteriormente mencionados acima na seção de antecedentes da invenção, são aqui expressamente incorporados como referência.

[048] Também são conhecidos pela indústria (embora talvez em menor grau), métodos sofisticados para monitorar e obter informações sobre a quantidade e/ou características do material cimentício nos tambores de mistura (incluindo abatimento e conteúdo de ar), através da análise das formas de onda de energia (por exemplo, pressão hidráulica), e, de preferência, através da conversão das formas de onda no domínio do tempo em espectros de frequência no domínio do tempo, através dos quais mais informações podem ser obtidas e avaliadas. Tais ensinamentos são encontrados no WPO No. WO 2010 / 111204 (intitulado "Mixer Waveform Analysis for Monitoring and Controlling Concrete”) de Koehler etal.,aqui incorporado como referência.

[049] Assim, acredita-se que os exemplos de tambores de mistura de concreto, apropriados para a utilização na presente invenção, sejam aqueles que estão montados rotativamente nos caminhões de entrega de mistura pronta, como mencionado acima, ou em misturadores estacionários, como aqueles que podem ser encontrados em plantas de mistura comerciais. As superfícies interiores do tambor, em particular dos tambores de caminhões de mistura, tendem a ter pelo menos uma lâmina de mistura que mistura os agregados dentro do concreto.

[050] Acredita-se que certo número de exemplos de formas de realização da invenção possa ser praticado através da utilização do equipamento automatizado de monitoramento de mistura de concreto disponível comercialmente, com pouca ou nenhuma modificação no hardware, tal como seria evidente face à invenção aqui divulgada. Tal equipamento de monitoramento da mistura de concreto está disponível por VERIFI LLC de West Chester, Ohio, sob o nome comercial VERIFI ®.

[051] O conceito de "dose resposta", tal como aqui utilizado, deve significar e referenciar o efeito de um aditivo particular, como uma função da dose administrada de dispersante de cimento (por exemplo, água e / ou mesclas químicas) e de um ACA (mescla química) sobre a propriedade de reologia (por exemplo, abatimento) e a propriedade de ar incorporado em uma mistura cimentícia hidratável, como o concreto. Este conceito tem particular relevância para as Figs. 1 a 5, que ilustram a forma como a presente invenção funciona para permitir que a reologia (por exemplo, abatimento) e os conteúdos de ar incorporado alvos sejam prescritos pelo usuário final (por exemplo, contratante, cliente, operador de caminhão, ou outro cliente) e sejam obtidos pelo sistema (por exemplo, hardware / software montado em caminhão betoneira com mistura pronta, ou conectado ao misturador estacionário de concreto da planta, etc).

[052] Tal como ilustrado na Fig. 1, os métodos da presente invenção permitem que um operador especifique para a CPU de um sistema de controle de processo de mistura, uma reologia alvo (tal como, o abatimento, que será expresso nesta seção, para fins ilustrativos, em termos de abatimento em polegadas, e o abatimento alvo sendo, na maioria das vezes, expresso como um intervalo), designado por "ST"; e um conteúdo de ar alvo (por exemplo, em termos percentuais com base no volume de concreto, geralmente expresso como um intervalo), designado por "AT". O ponto designado como "1" representa o abatimento atual e o conteúdo de ar atual da mistura de concreto a ser misturada na betoneira (misturador de concreto rotativo), enquanto os alvos Abatimento-Ar (ST e AT) são ilustrados como um retângulo, designado como "2". Os alvos Abatimento-Ar são definidos, respectivamente, em termos de abatimento em comprimento (por exemplo, polegadas ou mm) e conteúdo de ar incorporado em percentagem do volume de concreto. A CPU é programada para recuperar da memória acessível pela CPU (que pode, por exemplo, ser armazenada no caminhão betoneira com mistura pronta de concreto ou acessada eletronicamente e/ou sem fio de uma central de envio ou central de controle) pelo menos quatro conjuntos de dados contendo as correlações. Pelo menos estas quatro correlações referem-se a conjuntos de dados sobre os efeitos do ACA e do dispersante de cimento sobre o concreto, incluindo: (i) efeito do dispersante de cimento sobre a reologia (por exemplo, abatimento, onde o ST foi especificado); (ii) efeito do ACA sobre o conteúdo de ar; (iii) efeito do ACA sobre a reologia (por exemplo, abatimento, onde ST foi especificado); e (iv) efeito do referido dispersante de cimento sobre o conteúdo de ar.

[053] Assim, a Fig. 1 representa pela seta designada como "3", a alteração, tanto no conteúdo de ar (incorporado) quanto no abatimento, para o aumento de dosagem do componente de aditivo controlador de ar; enquanto que a seta designada como "4" representa a alteração no conteúdo de ar e no abatimento para o aumento de dosagem do componente de dispersante de cimento. A seta designada como "5" representa o efeito combinado sobre o ar e o abatimento com o aumento de dosagem dos dois componentes.

[054] Os quatro conjuntos de correlação de dados, acima mencionados, estão geralmente ilustrados na Fig. 2 a Fig. 5, onde cada um dos quais, por razões de simplicidade, mostra "duas" curvas. Na Fig. 2, o abatimento atual (em termos de polegadas de concreto) é representado graficamente versus o dispersante de cimento ("HRWR" refere.se ao redutor de água de alto alcance) necessário para alterar o abatimento em uma polegada. Na Fig. 3, o conteúdo de ar incorporado (em termos de percentagem com base no volume de concreto) é representado graficamente versus o AEA necessário para mudar o conteúdo de ar em um por cento. Do mesmo modo, a Fig. 4 ilustra o abatimento (polegadas) representado graficamente versus o AEA necessário para alterar o abatimento em uma polegada. Finalmente, a Fig. 5 ilustra o conteúdo de ar incorporado representado graficamente versus o dispersante de cimento ("HRWR") necessário para alterar o conteúdo do ar em um por cento.

[055] Em cada uma das Figs. 2 a 5, dois exemplos de curvas são mostrados.Nas Figs. 2 e 4, cada curva pode representar diferentes conteúdos de ar atuais.Nas Figs. 3 e 5, cada curva pode representar diferentes abatimentos atuais.

[056] Nos métodos e sistemas preferidos, cada uma destas correlações de dados, como ilustradas nas Figs. 2 a 5, deverá se basear em uma pluralidade de conjuntos de dados. Um exemplo é dado no caso do efeito do dispersante de cimento sobre o abatimento, como mostrado nas Figs. 7 e 8. A Fig. 7 ilustra uma pluralidade de curvas de dados para vários dispersantes de cimento em diferentes misturas de concreto. A Fig. 8 mostra que o valor médio ou mediano pode ser obtido ou generalizado a partir do conjunto de dados e utilizado para ajustar e dosar as misturas de concreto. Esta abordagem é aplicável a cada uma das correlações dos conjuntos de dados que tenham sido ilustrados graficamente nas Figs. 1 a 4, e, portanto, empregados na implementação do método de monitoramento e ajuste do ar e do abatimento, que foi ilustrado na Figura. 1.

[057] A Fig. 6 é uma ilustração gráfica do método alternativo da presente invenção em que o abatimento atual (polegadas) de concreto é medido como uma função da razão entre a quantidade de alteração do conteúdo de ar incorporado (%), e o valor da alteração do abatimento (polegadas) para uma dada dosagem de uma mescla química. Isso mostra que, para um valor de abatimento atual, o ar e o abatimento vão mudar quando uma determinada mistura é usada.A quantidade desta alteração pode ser representada graficamente.Este gráfico pode ser atualizado à medida que os dados adicionais são coletados.

[058] Os presentes inventores gostariam de registrar, neste momento, que as Figs. 7 e 8 são derivadas do Pedido de Patente relacionado US No. de Série 12 / 821,451, depositado por volta de 23 junho de 2010 (intitulado "Method for Adjusting Concrete Rheology Based Upon Nominal Dose-response Profile’}. Em 451, Koehler et al.descreveram um comportamento de dose resposta inesperado que apareceu quando diferentes misturas de concreto, em que um dispersante de cimento (policarboxilato) foi misturado, demonstraram curvas de dose resposta semelhantes, em que o abatimento foi mostrado como uma função da quantidade de dose (onças de mistura por jarda cúbica de concreto) necessária para alterar o abatimento em uma unidade (tal como de abatimento 5,08 cm a 7,62 cm (2 polegadas a 3 polegadas), e de 7,62 cm a 10,16 cm (3 a 4 polegadas), e assim por diante). O cálculo de um perfil de resposta à dose nominal ("NDR") foi ilustrado na Fig. 2 (e no presente pedido como Figura 7.) em que pelo menos duas curvas de perfil (rotuladas "dose máxima" e "dose mínima" como referência) são consideradas convenientes para fornecer um perfil NDR.

[059] Como discutido no documento US No. de série 12/821,451, o significado do comportamento de não-interseção das curvas de resposta à dose nominal (Vide, por exemplo, a Fig. 7 aqui) levou Koehler et al. a perceberem que se pode ajustar a reologia do concreto através da utilização de um perfil ou curva de NDR com base na mesma curva obtida a partir de um único conjunto de dados, embora a utilização de pelo menos duas curvas seja melhor (Vide, por exemplo, a Fig. 2 aqui), e a utilização de um pluralidade de curvas (Vide, por exemplo, as Figs. 7 e 8 aqui) seja ainda melhor do ponto de vista da precisão. O perfil NDR pode ser ajustado pelo dimensionamento de apenas um parâmetro ou seja, uma razão que reflita o desempenho atual do aditivo e aquele previsto pela curva de NDR. Assim, uma metodologia de controle adaptativo pode ser usada para atualizar as informações da curva de NDR com base no desempenho atual do aditivo. Cada dose de aditivo é selecionada usando a curva de NDR ajustada pelo fator de escala de adições anteriores de aditivo para a mesma carga de concreto. Assim, as doses selecionadas são ajustadas para as condições atuais associados com a carga de concreto, sem a necessidade de medir e ajustar, de forma explícita, estes parâmetros. Em tal caso, a segunda e cada dose subsequente de aditivo dentro de uma carga são susceptíveis a serem significativamente mais precisas do que a primeira dose. Isso elimina um processo longo de tentativa-eerro onde o desempenho anterior do aditivo na carga de concreto não é considerado. (Note que o termo "aditivo", tal como aqui utilizado, pode se referir a água e / ou mesclas químicas, no caso do dispersante de cimento).

[060] A explicação seguinte é feita a partir do documento US No. de Série 12 / 821,451, de Koehler et al., que descreve apenas como uma propriedade do concreto (por exemplo, abatimento, conteúdo de ar), em um determinado tempo, pode ser avaliada. Koehler et al. não ensinam ou sugerem como a reologia e o conteúdo de ar poderiam ser monitorados ou controlados, simultaneamente, através de uma abordagem integrada, como no presente pedido. A reologia de uma dada mistura de concreto pode ser ajustada através da introdução em uma unidade de processamento do computador (CPU), apenas a quantidade de concreto (tamanho da carga) e o valor de reologia alvo (por exemplo, abatimento, fluxo de abatimento, ou limite de elasticidade), e da comparação da reologia atual com o perfil NDR, adicionando uma percentagem da dose nominal da mescla química que seria (teoricamente) necessária para alterar a reologia atual na reologia alvo, da medição da alteração resultante no valor de reologia e compará-lo ao valor de NDR que teoricamente, teria sido obtido utilizando a dose nominal percentual, e, em seguida, do ajuste da reologia pela adição de uma dose subsequente, que leva em conta o desvio medido como resultado da primeira adição percentual. Pode-se, por conseguinte, levar em conta uma etapa de "aprendizado" a ser incorporada na metodologia, sem ter de considerar inúmeros parâmetros, tais como temperatura, composição da mistura, a umidade e outros fatores.

[061] No documento US No. de Série 12 / 821,451, um exemplo de método para controlar a reologia, em uma betoneira, em que a energia necessária para o funcionamento do misturador é medida e correlacionada com um valor nominal de reologia, e em que um agente modificador de reologia (dispersante de cimento) é adicionado na composição cimentícia para modificar sua reologia, compreende: (a) introduzir em uma unidade central de processamento ("CPU") um valor de reologia alvo ("TRV") e o tamanho da carga de uma composição cimentícia hidratável contendo ou destinada a conter um determinado agente modificador de reologia ou uma combinação de agentes modificadores de reologia; (b) obter um valor de reologia atual ("CRV") da composição cimentícia hidratável contido dentro de um misturador; (c) comparar, através do uso da CPU, o valor de reologia atual, obtido na etapa (b), com o perfil de resposta à dose nominal ("NDR") armazenado na memória acessível pela CPU, em que o referido NDR é baseado em, pelo menos, um conjunto de dados, onde várias quantidades de doses de um determinado agente modificador de reologia ou combinação de agentes modificadores de reologia e o seu efeito correlativo sobre o valor de reologia (tais como abatimento, fluxo de abatimento, ou limite de elasticidade) é armazenado de forma recuperável, e determinar a dose nominal do referido agente modificador de reologia ou a combinação de agentes modificadores de reologia necessário para mudar o CRV obtido no TRV especificado na etapa "(a)"; (d) dosar a composição cimentícia hidratável em um misturador com uma percentagem do referido agente modificador de reologia, ou combinação de agentes modificadores de reologia que é selecionado ou pré-selecionado de 5 % a 99 % com base na dose nominal determinada na etapa (c) necessária para mudar o dito CRV obtido para o dito TRV como especificado na etapa (a); (e) obter um CRV subsequente da composição cimentícia hidratável após a percentagem da dose nominal do agente modificador de reologia ou combinação de agentes modificadores de reologia selecionado ou préselecionado na etapa (d) ser adicionado no e uniformemente misturado com a referida composição cimentícia hidratável; comparar a dose selecionada ou pré-selecionado na etapa (d) com a dose de acordo com o perfil NDR para a mesma alteração no valor de reologia da etapa (b) para a etapa (e), e a determinar o fator de escala ("SF"), para através da qual ajustar a dose a partir do perfil NDR, onde SF é definido como a dose real da etapa (d) dividido pela dose nominal para alcançar a mesma alteração no valor de reologia indicado pelo perfil NDR; e (f) misturar na composição cimentícia hidratável o agente modificador de reologia ou combinação de agentes modificadores de reologia em uma quantidade calculada em termos de SF multiplicado pela dose do perfil NDR indicado para converter o CRV atual medido na etapa (e) para o TRV especificado na etapa (a). Se o valor de reologia alvo, tal como abatimento, não for alcançado após a conclusão das etapas, (que pode ser devido a uma série de fatores, tais como a temperatura ou a variação de umidade), em seguida, as etapas de processo (e) e (f) podem ser repetidas conforme necessário. Além disso, a reologia do concreto muda ao longo do tempo.

[062] Cada vez que o valor de reologia diminui em uma certa quantidade, um agente modificador de reologia (por exemplo, mescla química) deve ser adicionado para restaurar o valor de reologia.As etapas (e) a (f) podem ser repetidas para ajustar o valor de reologia.

[063] Assim, os perfis NDR são calculados com base na média de pelo menos dois valores das curvas de dose resposta (ver, por exemplo, Fig. 8), e, mais preferivelmente, uma média de uma pluralidade de valores das curvas de dose resposta obtidas a partir de testes do agente modificador de reologia ou combinação de agentes modificadores de reologia (ver, por exemplo, a Fig. 7).

[064] Além disso, foi ensinado em US n912 / 821,451, que a CPU do sistema pode ser programada para assumir um modo de aprendizagem, em que histórias em lote podem ser incorporadas no perfil NDR, que é então armazenado na memória acessível da CPU, e / ou o fator de escala pode ser redefinido para que a dosagem possa ser processada com mais precisão. Em outras palavras, as alterações no valor de reologia efetuadas por doses do agente modificador de reologia administradas durante uma operação de entrega da mistura de concreto são incorporadas na curva de resposta à dose nominal (NDR) ou fator de escala, por meio de que a curva NDR ou fator de escala (SF) é modificado; e alterações no valor de reologia em uma operação ou operações de entrega da mistura de concreto posterior são efetuadas com base na curva NDR modificada ou SF modificada.

[065] A CPU é programada para dosar a composição cimentícia hidratável no misturador usando uma percentagem selecionada ou pré-selecionada da quantidade ideal do agente modificador de reologia (componente dispersante de cimento) que seria determinado pelo perfil NDR para alterar o valor de reologia atual para o valor de reologia alvo que foi previamente introduzido. Esta percentagem pode ser de 50 % a 95 % da quantidade ideal (ou nominal), e mais preferencialmente será de cerca de 50% a 90%; e mais preferivelmente será de 50 % a 80 %. Geralmente, a percentagem mais baixa nestas faixas é preferencial para que esta primeira dose até que a confiança seja obtida.

[066] A CPU também pode ser programada para obter um valor de reologia atual subsequente (por exemplo, abatimento) do concreto após a percentagem da dose nominal do agente modificador de reologia especifico (por exemplo, dispersante de cimento) ter sido adicionada ao concreto. A CPU pode comparar o efeito nominal (ou teórico) sobre o valor de reologia da percentagem da dose selecionada ou pré-selecionada para o valor de reologia subsequente e determinar o fator de escala, para através do qual ajustar a dose do perfil NDR. O fator de escala é assim definido como a dose real dividida pela dose nominal, para alcançar a mesma alteração de reologia, tal como indicado pelo perfil NDR.

[067] A CPU pode ser ainda programada para misturar ao concreto a dose da mistura. A quantidade desta dose subsequente seria calculada multiplicando o fator de escala (SF) pela quantidade teoricamente necessária, de acordo com o perfil NDR, para alterar o valor atual de reologia subsequente medido para o valor de reologia alvo previamente especificado pelo operador.

[068] As etapas programadas na CPU anteriores podem ser repetidas sempre que a propriedade atual do concreto é detectada como sendo menor ou maior do que a propriedade alvo do concreto, quando comparada a um dado limiar (introduzido ou pré-programado). Isto pode ser feito automaticamente, por exemplo, pela programação da CPU para repetir as etapas, quando a diferença entre os valores atuais e alvo exceder uma quantidade pré-determinada e, portanto, são determinadas em não conformidade com os outros. Se a diferença entre os valores atuais e alvo é menor do que o valor pré-determinado, a CPU pode também ser programada para ativar um alarme para indicar ao operador que a mistura de concreto está pronta para ser descarregada e vertida.

[069] Assim, um perfil ou curva NDR pode ser derivada a partir de uma média de pelo menos duas curvas que representam o comportamento de uma determinada mistura de concreto, como ilustrado nas Figs. 2 a 6, e mais preferivelmente o NDR é estabelecido usando uma média de uma pluralidade de curvas de dose resposta para a(s) mistura(s) química(s) em particular, tal como ilustrado na Fig. 7. As curvas de dose resposta da Figura. 7, em particular sugerem, pela variação de amplitudes da curva, que vários parâmetros, tais como a composição de mistura do concreto, temperatura, grau de hidratação, proporção água / cimento, e quantidades de agregados podem estar variando um pouco (ou mesmo significativamente) de lote para lote. Ainda, o fato de as várias curvas de dose resposta não se cruzarem levou os presentes inventores a perceber que estes outros vários parâmetros não precisam necessariamente ser mantidos constantes de modo a estabelecer um perfil de resposta à dose nominal (NDR), porque a média destas curvas de dose resposta teria comportamento semelhante em termos de cálculo de quantidades de mistura necessária para alterar a propriedade da mistura de concreto a partir de (por exemplo, abatimento) um valor para o próximo (por exemplo, de abatimento de 2 polegadas para 5 polegadas).

[070] Outra forma de visualizar os perfis NDR é perceber que eles envolvem conjuntos de dados que têm pelo menos um parâmetro não homogêneo, como a composição da mistura de concreto, temperatura do concreto, grau de hidratação do cimento, proporção água / cimento, e quantidade de agregados ou proporção cimento / agregado. Estes podem ser variados de lote para lote nos conjuntos de dados que entram na composição do perfil NDR (Ver, por exemplo, Fig. 1).

[071] O documento US ns 12 /821,451 divulga muitos dos dispersantes químicos de cimento como anteriormente mencionados podem ser usado, e enfatizam que, enquanto o mesmo agente modificador de reologia ou combinação de agentes modificadores de reologia está sendo usado como foi previamente testados para criar o perfil resposta à dose nominal (NDR), em seguida, outras variáveis, tais como composição da mistura de concreto, quantidade de água ou cimento ou proporção água / cimento, composição ou seleção de agregados, grau de hidratação, não precisam necessariamente ser introduzidos na CPU e continuam a ser facultativos.

[072] Acredita-se que a presente invenção é uma melhoria patenteável sobre o documento no. 12 / 821,451, na medida em que permite que alvos em reologia e as propriedades do ar incorporado sejam simultaneamente especificadas e integradas no sistema de monitoramento / processamento, e também permite a adição separada de um modificador de reologia (por exemplo, dispersante de cimento com ou sem incorporação de ar e / ou desincorporação de ar) e adição separada de agentes de controle de ar (por exemplo, incorporação de ar e / ou desincorporação de ar), apesar do fato de que a relação entre os efeitos de incorporação de ar e efeitos dispersantes (abatimento) têm sido não linear e historicamente imprevisíveis.

[073] A fim de alcançar este objetivo, a presente invenção proporciona uma capacidade de "controle multivariado" que não foi alcançado, divulgado, ou mesmo sugerido antes. Tal como resumido acima, um método de exemplo da presente invenção para monitorar e ajustar os níveis de ar incorporado e de reologia em uma mistura de concreto, compreende: (a) fornecer uma mistura de concreto em uma betoneira (misturador de concreto rotativo), a referida mistura de concreto compreendendo cimento hidratável, agregados, e água para a hidratação do referido cimento, e a dita mistura de concreto possuindo um volume total, quando misturado uniformemente, de 0,765 m3 a 11,47 m3 (1,0 a 15,0 jardas cúbicas); (b) introduzir em uma unidade de processamento computacional (CPU) e armazenar em uma memória acessível do computador as faixas do desempenho do concreto desejado, em relação a: um alvo de abatimento (reologia) ou intervalo alvo (doravante designado como "ST"), em que um abatimento do concreto ou intervalo de abatimento desejado é especificado dentro de uma faixa de 0 a 27,94 cm (0 a 11 polegadas); e um conteúdo de ar alvo ou intervalo alvo "AT", em que um conteúdo de ar desejado no concreto ou faixa do conteúdo de ar desejado está dentro de uma faixa de 1 % a 10 %; (c) operar a referida mistura de concreto na referida betoneira (misturador de concreto rotativo) e obter, pelo menos, um valor de abatimento no tempo atual (doravante designado como "SCT") e pelo menos um valor de conteúdo de ar no tempo atual (doravante designado como "ACT"); (d) comparar, usando a CPU, o referido SCT com o referido ST, e o referido ACT com o referido AT, até que o CPU detecte um evento de não conformidade, em que o referido SCT não está em conformidade com o referido ST e / ou o referido ACTnão está em conformidade com o referido AT; e (e) introduzir na mistura de concreto contida na referida betoneira (misturador de concreto rotativo), um de pelo menos dois tipos diferentes de aditivos que compreende: pelo menos uma mescla química para modificar o conteúdo de ar na mistura de concreto (doravante designado como "ACA"), em que o pelo menos um referido ACA compreende, pelo menos, uma Mescla Incorporadora de Ar (doravante designado como "AEA"), pelo menos uma Meslca Desincorporadora de Ar ("ADA"), ou uma mistura de pelo menos um AEA e pelo menos um ADA; e pelo menos um dispersante de cimento para modificar a reologia da mistura de concreto, o dito pelo menos um agente dispersante de cimento compreendendo pelo menos um dispersante polimérico, água, ou uma mistura do pelo menos um referido dispersante polimérico e de água; a referida introdução do referido pelo menos ACA e dispersante de cimento sendo obtida pelo sistema de válvula controlado pela CPU de acordo com o dispositivo de memória acessado pela CPU que tem pelo menos quatro conjuntos de correlação de dados: (i) efeito do referido dispersante de cimento sobre a reologia (por exemplo, abatimento); (ii) efeito do referido ACA sobre o conteúdo do ar incorporado; (iii) o efeito do referido ACA sobre a reologia (por exemplo, abatimento); e (iv) efeito do referido dispersante de cimento sobre o conteúdo de ar incorporado.

[074] Deve ser entendido que, na descrição das etapas do método (a) até (e) acima, o abatimento é dado como um exemplo de reologia, e que o monitoramento e ajuste de outros fatores de reologia, tais como fluxo de abatimento, o fluxo DIN, o tensão de escoamento, etc, podem ser substituídos por alvos de abatimento e os valores de abatimento atuais designados, respectivamente, como a ST e SCT.

[075] Tal como descrito na etapa (b), operador adiciona na unidade central de processamento ("CPU"), pelo menos dois tipos de informação: um valor de reologia alvo (por exemplo, abatimento, fluxo de abatimento, fluxo DIN, tensão de escoamento, etc) e um conteúdo de ar alvo. O operador pode também ser solicitado para introduzir o volume de carga para o concreto que será colocado no misturador (e, portanto, exemplos de métodos envolvem inserção do tamanho da carga). A entrada destes pontos de dados prescritos ou alvos pode ser realizada pelo responsável pelo lote na planta de mistura, pelo motorista do caminhão, ou contramestre no canteiro de obras. Na verdade, essa entrada pode ser executada por qualquer pessoa encarregada na entrega do concreto, e que não exige a inserção de outros parâmetros, tais como temperatura, umidade, e outros fatores que são opcionais.

[076] Além disso, como mencionado acima, o valor de reologia alvo pode ser qualquer um dos fatores de reologia cuja medição em unidades de valores é habitualmente utilizada, tais como: abatimento (habitualmente medida em termos de unidades de comprimento, por exemplo, polegadas); fluxo de abatimento (comprimento, por exemplo, polegadas); tensão de escoamento (usualmente medido em termos de escoamento, por exemplo, libras por polegada quadrada ou Pascal); viscosidade (Pascais.segundos); fluxo (comprimento); e tixotropia (Pascal / segundo). O tamanho da carga pode ser introduzido na CPU em termos de peso ou volume total do lote de concreto (por exemplo, jardas cúbicas), incluindo todos os componentes. Se o valor de reologia alvo (ou intervalo) é definido em termos de abatimento, em seguida a medição para abatimento pode ser feita de acordo qualquer número de medições padronizadas (ver, por exemplo, a norma ASTM C 143-05, AASHTO T 119 ou EN 123502). Se o valor de reologia alvo é definido em termos de fluxo de abatimento, esta medição pode ser feita em conformidade com a norma ASTM C1611-05. Se o valor de reologia alvo é definido em termos do teste de mesa de fluxo, este pode ser feito de acordo com a norma DIN EN 12350-5 (por vezes referida como "fluxo DIN").

[077] É importante que "pelo menos quatro conjuntos de correlação de dados", mencionados na etapa (e), incluam os mesmos ou similares componentes de mescla química como os que são usados para a dosagem dentro do concreto, bem como as mesmas ou semelhantes concentrações de tais componentes. Por exemplo, se o componente de "dispersante de cimento" para modificar a reologia da mistura de concreto, como mencionado na etapa (e), compreende um ou mais dispersantes poliméricos de cimento específicos (que, opcionalmente, podem ser formulados com outros aditivos, tais como AEAs, ADAs, aceleradores, e / ou de retardadores), então é importante que o conjunto de correlação de dados mencionados na etapa (e) inclua o dispersante de cimento polimérico idêntico (s) ou semelhante (s), tal como formulado, com quaisquer outros aditivos que podem estar presentes na formulação do produto como aqueles que são utilizados para dosagem dentro do concreto. O mesmo aplica-se ao (s) aditivo ou mesclas químicas que modificam o nível de ar incorporado ("ACA"), tal como mencionado na etapa (e). Os AEAs e / ou ADAs idênticos ou semelhantes devem ser usados para o conjunto de correlação de dados, como aqueles que são utilizados para dosagem no concreto.

[078] É preferível que cada um dos "pelo menos quatro conjuntos de correlação, de dados" mencionados na etapa (e), seja baseado em uma pluralidade de curvas ou perfis de resposta à dose nominal (NDR) obtidos a partir do mesmo componente a ser dosado dentro do concreto. Assim, um terá de gerar novos perfis de NDR para um componente de embalagem de dispersante de cimento, na medida em que se observa que a adição ou eliminação de um ingrediente ativo em particular, a partir da formulação de aditivo (s) químico (s), afeta a reologia e afeta o conteúdo de ar. Se, por exemplo, uma troca desejada no componente de embalagem de dispersante de cimento afeta tanto a reologia e os níveis de ar incorporados, é necessário gerar novos perfis de NDR para cada um dos comportamentos da reologia, assim como os comportamentos de ar incorporado.

[079] Entre as vantagens da utilização de perfis de NDR é que eles sejam autocorrigidos, e que possam, eventualmente, permitir alta precisão, mesmo quando o polímero de dispersão de cimento for diferente e onde outros ingredientes ativos possam ser diferentes quanto a natureza e quantidade. No entanto, quando se utiliza o método da presente invenção, é preferível começar com os mesmos dispersantes de cimento e o mesmo ACA para compensar quaisquer diferenças nas suas concentrações.

[080] Nas etapas (c) e (d) do exemplo de método da presente invenção, aqui descrito, é necessário que a CPU determine o estado atual da reologia e valor atual do conteúdo de ar do concreto contido no interior do misturador. Isto é armazenado na memória acessível pela CPU, porque ela irá fornecer um ponto de referência para as etapas posteriores.

[081] Na etapa (d) do exemplo de método, a CPU compara o estado atual da reologia e valor atual de ar incorporado obtido na etapa (c) com valores alvo que foram introduzidos na etapa (b). Se houver uma diferença, tal quando o valor atual de ar incorporado fica fora do intervalo especificado na etapa (b), em seguida, a CPU irá acessar um ou mais conjuntos de correlação de dados (i) através de (iv) referido na “etapa (e)".

[082] Métodos e sistemas da presente invenção empregam, pelo menos, quatro conjuntos diferentes de correlação de dados, cada um dos quais são, preferencialmente, gerados utilizando uma pluralidade de conjuntos de dados (por exemplo, curvas ou perfis). Em outras palavras, tal como descrito na etapa (e), uma pluralidade de perfis de NDR deve ser gerada e armazenada em relação a: (i) o efeito do dispersante de cimento sobre a reologia (por exemplo, abatimento); (ii) o efeito do ACA sobre o conteúdo de ar incorporado; (iii) o efeito do ACA sobre a reologia (por exemplo, abatimento); e (iv) o efeito do dispersante de cimento sobre o conteúdo de ar incorporado.

[083] Como mencionado anteriormente, o componente de "dispersante de cimento" pode compreender água, uma ou mais mesclas químicas, tais como um aditivo do tipo policarboxilato polimérico, ou até mesmo os dois, e este componente de dispersante de cimento pode compreender ainda um AEA, ADA, ou mistura dos mesmos; enquanto que o componente "ACA" pode compreender os mesmos ou semelhantes AEA, ADA, ou mistura dos mesmos.

[084] Em muitos casos, espera-se que o ajuste do valor atual de reologia ou do conteúdo de ar atual da mistura de concreto, de tal modo que estes estejam dentro dos alvos, possa ser realizado utilizando qualquer um dos componentes de dispersante de cimento ou componente ACA, ou uma combinação de ambos.

[085] Neste sentido, isto pode ficar evidente na Fig. 1, pois esta ilustra a situação onde espera-se que o conteúdo de ar atual (tal como ilustrado pelo ponto designado como "1"), esteja abaixo do conteúdo de ar alvo ("AT"), de tal modo que um AEA precisará ser adicionado ao concreto para elevar o conteúdo de ar de modo a atingir o alvo "2" (retângulo). Na maioria dos casos, os presentes inventores esperam que o ponto ("1"), que representa o ar e o abatimento atuais, esteja localizado abaixo e à esquerda do retângulo, na maioria dos casos. E pode ser possível que o ponto 1 possa estar localizado à esquerda, mas também localizado acima, do retângulo 2. Neste caso seria necessário a introdução de um Agente Desincorporador de Ar (ADA) no concreto para reduzir o conteúdo de ar incorporado a fim de alcançar o alvo "2" (retângulo).

[086] Também fica evidente que a Fig. 1 ilustra a situação em que, com base nos dados que são graficamente ilustrados pela curva de ar incorporado "3" e a curva de comportamento do abatimento "4", ambos um AEA e dispersante de cimento terão de ser adicionados para mover as propriedades de ar e de abatimento da mistura de concreto para dentro do alvo "2" (retângulo). Se as propriedades de ar ou de abatimento atuais (mostrado como ponto "1" na Figura 1.) estiverem mais próximos do alvo "2", poderia ser possível introduzir ou o ACA ou o componente dispersante de cimento sozinho na mistura de concreto a fim de atingir o alvo "2".

[087] Em casos em que ambos ACA e dispersante de cimento precisam ser adicionados à mistura de concreto a fim de atingir o alvo "2", a CPU pode ser programada para especificar se os componentes são favoráveis em termos de quantidade de volume a ser introduzida no concreto. Outros exemplos de métodos e sistemas da presente invenção incluem, portanto, a etapa adicional de introdução de uma ordem de adição preferida ou a percentagem do ACA ou componente de dispersante de cimento. Se o componente dispersante de cimento for composto apenas ou principalmente de água, pode ser desejável introduzir um componente ACA para atingir o alvo "2" (uma vez que um grande conteúdo de água na mistura de concreto poderia diminuir potencialmente as propriedades de resistência do concreto). Por outro lado, se a economia é o objetivo principal, a CPU pode ser programada para fazer uma determinação de custo / benefício, de tal modo que o componente menos caro, seja utilizado para realizar o ajuste necessário para atingir o alvo "2".

[088] Entretanto, geralmente espera-se que, se for determinado que o abatimento atual está fora do intervalo do abatimento alvo, o dispersante de cimento seria utilizado para realizar um ajuste de tal modo que o abatimento atual da mistura seja trazido de volta para dentro do intervalo de abatimento alvo. Se tanto o abatimento atual e o conteúdo de ar incorporado atual são determinados (etapa (d)) como estando em não conformidade com os intervalos alvo inseridos na Etapa (b), em seguida, a CPU irá acessar os conjuntos de correlação de dados armazenados na memória acessada pelo computador, e enviará um sinal a uma válvula para a injeção de uma determinada quantidade de dispersante de cimento na mistura de concreto (onde os perfis de NDR preveem que o ajuste da mistura para o abatimento e conteúdo de ar incorporado alvos tem que ser feito usando a quantidade de dispersante de cimento sozinho); ou a CPU vai enviar sinais para as duas válvulas, uma para a introdução do dispersante de cimento na mistura de concreto, e a outra para a introdução de ACA na mistura de concreto, onde a utilização do dispersante de cimento, por si só, não seria suficiente para ajustar o conteúdo de ar incorporado atual de modo que este esteja em conformidade com o intervalo alvo do conteúdo de ar (como introduzido na etapa (b)).

[089] Também poderia ser o caso em que a CPU pudesse selecionar a injeção do ACA sozinho na mistura de concreto, onde tanto o conteúdo de ar e abatimento atuais fossem determinados como não-conformes em relação ao conteúdo de ar e reologia alvos, e pudesse prever que uma determinada quantidade de ACA seria suficiente para ajustar tanto a reologia quanto o conteúdo de ar incorporado atuais, de modo que estes pudessem ser feitos a fim de estarem em conformidade com o intervalo alvo (como introduzido na etapa (b)).

[090] Em outros exemplos de métodos e sistemas da invenção, as curvas de NDR são, preferencialmente, baseadas em, pelo menos, quatro conjuntos de correlação de dados envolvendo, pelo menos, um parâmetro não homogêneo selecionado da composição de mistura de concreto, origem do ingrediente da mistura de concreto, temperatura, grau ou extensão da hidratação, razão água / cimento, e quantidade de agregados. À medida que mais curvas de NDR sejam utilizadas no estabelecimento de um perfil, pelo menos, dois ou três, ou mesmo mais, destes parâmetros não homogêneos podem ocorrer sem prejudicar a confiabilidade da utilização dos perfis de NDR para ajustar o ar e o abatimento das misturas de concreto.

[091] Em outros exemplos de métodos e sistemas, os dados acerca das alterações no ar incorporado e na reologia sobre a mistura de concreto, efetuadas pelas doses de ACA e dispersante de cimento administradas durante uma operação de entrega da mistura de concreto, e incorporadas na curva de resposta à dose nominal (NDR) e nos fatores de escala, sobre os quais as curvas de NDR e fatores de escala (SF) são modificados; e as alterações posteriores no ar e na reologia, na mesma ou em uma operação de entrega da mistura de concreto subsequente, são realizadas com base nos dados das curvas de NDR modificadas e / ou dos SF modificados.

[092] Ainda em outros exemplos de métodos e sistemas, a CPU se comunica eletronicamente e/ou sem fio com a memória do banco de dados acessível pela CPU que tem os dados acerca das referidas alterações no ar incorporado e na reologia sobre as misturas de concreto, efetuadas pelas doses de ACA e dispersante de cimento administradas durante uma operação de entrega da mistura de concreto, e incorporadas na referida curva de resposta à dose nominal (NDR) e nos fatores de escala, sobre as quais as referidas curvas de NDR e fatores de escala (SF) são modificados, bem como os dados relativos às alterações no ar e na reologia, na mesma ou em uma operação de entrega da mistura de concreto subsequente, que foram realizadas com base nas curvas de NDR modificadas e / ou nos SF modificados.

[093] Por exemplo, os inventores da presente invenção consideram que, pelo menos, os quatro conjuntos de correlação de dados podem ser transmitidos por cabo ou transmissão sem fios (por exemplo, um flash drive,Internet, rádio-frequência, etc) para uma base de dados do computador central (tal como aqueles localizados em centrais de envio / expedição ou outro escritório) a partir da qual, ela pode ser acessada por CPUs individuais dentro da frota de caminhões betoneira.

[094] Pode-se compreender, ainda em outros exemplos de métodos e sistemas da presente invenção, a utilização de perfis de NDR derivados de, pelo menos, quatro correlações de dados definidas (vide etapa (e) (i) a (e) (iv), onde cada uma das quais envolve as operações de mistura de concreto que envolvem, pelo menos, dois parâmetros não homogêneos, e até mesmo mais de dois parâmetros não homogêneos, selecionados a partir de diferentes composições de mistura de concreto, origens dos ingrediente da mistura de concreto, temperaturas, hidratação, razões água / cimento, diferentes quantidades ou proporções de agregados, e composições de misturas de concreto. Assim desde que os componentes de mistura específicos (por exemplo, água e/ou aditivo ou combinação de mesclas químicas de concreto), utilizados para a criação de perfis de NDR e para a obtenção de valores atuais de ar incorporado atual e de reologia (abatimento), seja / sejam idêntico (s) ou substancialmente similar (es), o comportamento de inclinação das curvas de NDR é semelhante a partir de uma unidade de valor de ar ou de valor de reologia para a outra. De fato, mesmo se dois ou mais aditivos variem em composição, mas são semelhantes em desempenho, pode ser possível a utilização do mesmo perfil de NDR para todos estes aditivos.

[095] Ainda em outros exemplos de formas de realização da invenção, o processo de monitoramento das alterações no ar incorporado e na reologia pode envolver a utilização de mais do que um tipo de ACA e de mais do que um tipo de dispersante de cimento, com cada tipo de componente aditivo tendo o seu próprio fator de escala, perfil de NDR, ou ambos. Por exemplo, pode-se estabelecer perfis de NDR para combinações de componentes de ACA e de componentes de dispersante de cimentos com cada um destes compreendendo ainda um ou mais aditivos adicionais, tais como: agentes modificadores da viscosidade (por exemplo, espessantes, agentes de modificação de tixotropia); aceleradores, retardadores, ou mistura dos mesmos; inibidores de corrosão, repelentes de água, agentes para aumento de resistência; e outros aditivos e suas misturas.

[096] Ainda em outros exemplos de métodos e sistemas da invenção, mais de um ar e / ou reologia alvos podem ser especificados e cobertos pela mesma operação de entrega da mistura de concreto. Por exemplo, pode-se usar múltiplos ar e / ou reologia alvos, como abatimentos de ar e / ou reologia alvo (s) durante o transporte (a partir da produção de lotes ou da operação na planta até o local de trabalho) e durante a colocação (depois que o caminhão chega ao local de trabalho onde a mistura deve ser vertida). Como outro exemplo, pode-se definir dois alvos diferentes que a mistura de concreto terá na mesma operação de entrega / processo e ao mesmo tempo, tais como o fluxo de abatimento e a viscosidade plástica. É possível, em outras palavras, ter um agente modificador de reologia, ou combinação de agentes (por exemplo, pacotes de aditivos), para modificar o fluxo de abatimento (caracterizado pela propagação do concreto a partir de um slump cone removido) e ter outro agente modificador de reologia ou combinação de agentes modificadores de viscosidade plástica (caracterizada pela tensão de corte dividido pela velocidade de corte).

[097] Em outro exemplo de forma de realização, o fator de escala é calculado como uma média ponderada de todas as respostas das doses em uma determinada carga ou composição de mistura. Em outras palavras, em uma série de operações de entrega, nas quais vários fatores de escala são derivados, o fator de escala usado na operação de entrega atual pode ser baseado na média de todos os fatores de escala calculados, mas, principalmente, baseado nos dados obtidos a partir da operação de entrega mais recente.

[098] As correlações entre o efeito do componente do aditivo ACA e componente aditivo modificador de reologia, para as respectivas propriedades da mistura de concreto (por exemplo, ar e abatimento), podem ser calculadas utilizando diversas metodologias. As quatro correlações de dados que podem ser armazenadas na memória acessível pelo computador para uso da CPU (por exemplo, o efeito do dispersante de cimento sobre o abatimento, o efeito do dispersante de cimento sobre o ar, efeito do ACA sobre o abatimento, e o efeito do ACA sobre o ar) podem ser calculadas, por exemplo, usando a seguinte função representativa:

onde a, b, c, d, e, f, m, n, o, p, q, e r são os valores empíricos de regressão determinados a partir dos dados anteriores e "Sp" representa a quantidade de aditivo modificador de abatimento (por exemplo, volume), "ACA"representa a quantidade de Aditivo Controlador de Ar, "SCT" representa a reologia no momento atual (por exemplo, o abatimento que pode ser determinado, por exemplo, de acordo com a norma ASTM 143), "ACT"representa o conteúdo de ar no momento atual em termos de percentual do volume total de concreto; "ST" representa a abatimento alvo (ASTM 143), "AT" representa o conteúdo de ar incorporado alvo em termos de percentual do volume total de concreto. Durante uma entrega de concreto, todos os parâmetros, exceto Sp e ACA, são conhecidos. Os valores empíricos de regressão são determinados a partir dos últimos dados do concreto. Os valores de S e A são determinados pelo equipamento de medição sobre o caminhão. Os valores de ST e AT são programados na CPU. Portanto, é necessário resolver os valores de Sp e ACA.Isto pode ser feito utilizando técnicas de otimização não linear conhecidas.Como há duas variáveis desconhecidas, restrições adicionais devem ser definidas. Estas poderiam incluir, por exemplo: minimizar Sp, minimizar ACA, ou minimizar o custo. Além disso, todos os valores de SP e ACA não devem ser negativos.

[099] Ainda em outros exemplos de formas de realização, considera-se que mais do que quatro conjuntos diferentes de correlação de dados podem ser armazenados na memória acessível pela CPU para a finalidade de ajustar as propriedades da mistura de concreto que utiliza mais do que duas mesclas químicas. Por exemplo, métodos e sistemas da presente invenção podem permitir o ajuste do ar e / ou da reologia na mistura de concreto através de três ou mais componentes de aditivo diferentes, como por exemplo: (1) agente dispersante de cimento (água e/ou mescla química); (2) agente incorporador de ar, e (3) agente desincorporador de ar. Neste caso, a base de dados terá seis conjuntos de correlação de dados (ou perfis curvas de NDR) com base no efeito de cada um destes três componentes, respectivamente, sobre o ar incorporado e a reologia (abatimento) do concreto, bem como os dados do fator de escala para ajustar os valores do concreto através de adições controladas dos três componentes.

[0100] Ainda em outras formas de realização, a memória do banco de dados acessível pela CPU contém informações ou dados armazenados sobre uma ou mais composições de mistura de concreto, origem do ingrediente da mistura de concreto, temperatura do concreto, razão água / cimento, e tempo desde a produção dos lotes para cada ponto de dados relativo às alterações no ar incorporado e na reologia das misturas de concreto em função das doses de ACA e dispersante de cimento administradas durante a operação de entrega da mistura de concreto.

[0101] Ainda em outras formas de realização, a memória dos dados acessível pela CPU contém informações ou dados relacionados a uma ou mais composições de mistura de concreto, origem do ingrediente da mistura de concreto, temperatura do concreto, razão água / cimento, e tempo desde a produção dos lotes, e um ou mais destes dados são usados para selecionar a curva de resposta à dose nominal ou fator de escala.

[0102] Espera-se que os métodos da invenção sejam utilizados para medir e ajustar qualquer característica da reologia do concreto, incluindo o abatimento, fluxo de abatimento, e limite de elasticidade. A medição e ajuste do abatimento, provavelmente, são de grande preocupação, mas os inventores acreditam que outras características de reologia, como o fluxo de abatimento ou fluxo DIN, poderiam ser monitoradas e ajustadas usando as metodologias da presente invenção.

[0103] Ainda em outros exemplos de métodos da invenção, o método da invenção em que ambos os componentes ACA e dispersante de cimento são alimentados para dentro da betoneira, quando a mistura de concreto é controlada e, ao verificar que esta não está em conformidade com o abatimento e o conteúdo de ar alvos, esta pode ser suspensa por uma parte do percurso de entrega, em que a CPU pode ser programada simplesmente para adicionar o componente dispersante de concreto, a fim de atingir a reologia alvo (ou alvos), e possivelmente também para alcançar o conteúdo de ar alvo. Pode ser possível, depois que os ingredientes de concreto (por exemplo, cimento, agregados, água) são carregados no misturador para fazer a mistura de concreto, que apenas o componente de dispersante de cimento (água, mescla redutora de água, tal como um superplastificante), deve ser adicionado até que a mistura de concreto alcance o RT e AT e o concreto possa ser mantido usando apenas a mescla redutora de água para manter tanto RCT e o ACTdentro do RT e AT. Depois disso, quando o caminhão betoneira de entrega se aproxima e / ou entra no canteiro de obras, a CPU pode ser programada para ativar o uso de ambos os aditivos redutores de água e ACA, a fim de manter tanto o RCT e o ACTdentro do RT e AT.

[0104] Ainda em outros exemplos de métodos, o concreto deve ser misturado com uma quantidade prescrita para assegurar que o dispersante de cimento ou AEA estejam totalmente distribuídos por toda a mistura. Por exemplo, se o cimento é misturado em um tambor de mistura rotativo, o número de rotações necessárias para a mistura pode ser definido com base na identidade do dispersante de cimento e / ou ACA adicionado. Esta mistura completa deve ser fornecida antes do descarregamento do concreto ou deve-se repetir a etapa (c). Os exemplos seguintes são fornecidos apenas para fins ilustrativos, e não se destinam a limitar o escopo da presente invenção.

EXEMPLO 1

[0105] A seção a seguir descreve como gerar uma curva ou perfil de dose resposta para uma determinada mistura, neste caso, um dispersante de cimento utilizado para gerar um perfil de abatimento. Uma mistura de concreto é realizada em um misturador de laboratório sem quaisquer mesclas químicas adicionadas. O abatimento é medido através da remoção de porções de amostras do concreto e de sua inserção em um slump cone, de acordo com a norma ASTM C143-05. O conteúdo de ar também é medido. Quando este ensaio termina, a mistura testada é rejeitada. Imediatamente a seguir, outra mistura de concreto, que tem a mesma composição de mistura de concreto é feita no mesmo misturador de laboratório, mas, desta vez, com uma mescla química (por exemplo, dispersante de cimento de policarboxilato polimérico). O abatimento e o conteúdo de ar são medidos novamente. Quando este ensaio termina, a mistura é descartada. Um número de outras amostras sucessivas, baseadas em fatores de mistura idênticos (por exemplo, temperatura, tipo de cimento, a quantidade de ar e de água, a razão de água / cimento, etc), pode ser feito no misturador de laboratório, mas cada um variando apenas no valor de dosagem do aditivo. Exceto pela dose do aditivo, todas as outras variáveis devem ser mantidas constantes. Cada mistura sucessiva deverá ser descartada após o ensaio. Os dados resultantes, se representados graficamente, se assemelharão a uma das linhas traçadas mostradas nas Figs. 2 e5.

[0106] O processo acima referido é então repetido, mas para cada reiteração, um dos fatores de mistura varia, enquanto todos os outros fatores de mistura são mantidos constantes. Os fatores de mistura variados podem incluir: a temperatura dos materiais, a quantidade e o tipo de cimento, do tipo de agregado fino, tipo de agregado grosso, a quantidade de ar no concreto, a quantidade de água, e a razão água / cimento. Os dados relativos a estas misturas de concreto tendo um fator de mistura variado também estão representados como as várias linhas mostradas na Fig. 1.

[0107] Surpreendentemente, quando o método acima foi realizado, descobriu-se que as curvas de dose resposta, tal como mostrado na Fig. 7, não fazem interseção. A propriedade da mistura de concreto (abatimento, por exemplo) pode ser ajustada em função do comportamento de qualquer curva ou uma média de todas as tais curvas de dose resposta, e o comportamento de tal curva ou pluralidade de curvas pode servir como uma curva de dose resposta referência ou nominal durante o tempo real de produção-operação.

[0108] (Tal como explicado anteriormente, a Fig. 8 é uma versão simplificada da Fig. 7 que mostra as curvas de dose resposta "mínima", "máxima", e média. A curva de dose resposta média, representada na Fig. 7. pode servir como uma curva de resposta à dose nominal durante o tempo real de produção-operação).

EXEMPLO 2

[0109] O perfil ou curvas de NDR, com base no dispersante de cimento de policarboxilato mencionado no Exemplo 1 acima, foi testado em campo, utilizando um caminhão betoneira tendo um sistema de monitoramento e dosagem automático, fornecido por Verifi LLC de Ohio, disponível sob o nome comercial VERIFI ®. Este sistema de monitoramento mediu o abatimento com base na pressão hidráulica e na velocidade do tambor de mistura. Este sistema também pode injetar aditivo dispersante de cimento dentro do tambor de mistura a partir de um pequeno tanque de armazenamento de produtos químicos montados sobre o para-lama. (Vide também a Publicação da Patente US 2009 / 0037026, de Sostaric et al.). Ao longo de meses, uma variedade de misturas de concreto foram preparadas no caminhão betoneira. Um perfil de resposta à dose nominal foi obtido, semelhante ao descrito acima no Exemplo 1, e este foi utilizado como perfil de referência ou dose de referência "nominal" ("NDR").

[0110] Uma série de ensaios foi executada utilizando o exemplo de método da invenção para diferentes operações de entrega da mistura de concreto, em que o NDR foi utilizado pela unidade central de processamento do sistema automático de monitoramento e dosagem para cada amostra sucessiva da mistura de concreto preparada no tambor de mistura. As misturas produzidas no tambor, ao longo das semanas seguintes, experimentaram variações naturais em termos de temperatura, matérias-primas, proporções de mistura (por exemplo, razão água / cimento, razão água / agregado, razão agregado fino / grosso, etc.). E a mescla redutora de água (dispersante de cimento de policarboxilato) foi dosado de acordo com o perfil de NDR.

[0111] O uso do perfil de NDR como referência para ajustar o abatimento atual resultou em alterações na mistura de concreto semelhantes àquelas sugeridas pelo perfil de NDR. Quando a curva de NDR é aplicada em primeiro lugar, a alteração do abatimento é então usada para desenvolver o fator de escala (SF), que é depois usado na próxima adição de aditivo.

[0112] Em outros exemplos de métodos da invenção, o concreto é misturado no misturador, após a etapa (e), para um número de rotações da betoneira rotativa de acordo com a identidade do dispersante de cimento introduzido no concreto e / ou no ACA. Isto é realizado tanto antes do descarregamento do concreto a partir do misturador, quanto antes de se repetir a etapa (c). Ainda em outros exemplos de métodos, as etapas (c) a (e) são repetidas pelo menos uma vez e, preferencialmente, mais do que uma vez, até que o cimento seja descarregado a partir do misturador.

[0113] A Fig. 9 mostra que os valores de alteração do abatimento medidos no momento atual (mostrados pelos pontos) coincidem com os valores teóricos de alteração do abatimento.

EXEMPLO 3

[0114] Os presentes inventores consideram que os perfis de NDR podem ser gerados a partir das curvas com base em, pelo menos, quatro correlações de dados diferentes, tais como o efeito do referido dispersante de cimento sobre a reologia (por exemplo, abatimento); efeito do ACA sobre o conteúdo de ar incorporado; efeito do referido ACA sobre a reologia (por exemplo, abatimento); e o efeito do dispersante de cimento sobre o conteúdo de ar incorporado. De preferência, os perfis de NDR são baseados em uma pluralidade de diferentes operações de entrega, envolvendo parâmetros heterogêneos (por exemplo, selecionados a partir de várias composições de mistura de concreto, origens de ingredientes da mistura de concreto, temperaturas, graus de hidratação, razões água / cimento, quantidades de agregados). Esperava-se que cada um dos quatro conjuntos de correlação de dados (como ilustrado nas Figuras 2 a 5) apresentasse a característica sem interseção igual ou similar a das curvas de NDR na Fig. 7. Nas formas de realização preferidas, os dados podem ser transmitidos a partir de cada unidade de CPU individual (por exemplo, em cada sistema de controle de processo para o caminhão betoneira de entrega, ou misturador estacionário de concreto da planta) para um banco de dados central para um acesso no futuro pelas unidades de CPU individuais, de modo a permitir a utilização de perfis NDR atualizados.

[0115] Os princípios, formas de realização preferidas e modos de operação da presente invenção foram descritos no relatório descritivo anterior. A invenção, que tem a intenção de ser protegida aqui, contudo, não é para ser interpretada como estando limitada às formas particulares divulgadas, uma vez que estas são para ser interpretadas como ilustrativas, em vez de restritivas. Os técnicos no assunto podem fazer variações e alterações sem se afastar do espírito da presente invenção.

Claims

1. Método para monitorar e ajustar o abatimento e o conteúdo de ar em uma mistura cimentícia, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende: (a) proporcionar uma mistura de concreto em uma betoneira, a referida mistura de concreto compreendendo cimento hidratável, agregados, e água para hidratar o referido cimento, e a referida mistura de concreto tendo um volume total quando misturada uniformemente no interior da betoneira 0,765 m3 a 11,47 m3 (1,0 a 15,0 jardas cúbicas); (b) inserir em uma unidade de processamento e armazenamento de computador, na memória de unidade acessível de processamento do computador, as faixas de desempenho do concreto em relação a: o abatimento alvo ou a faixa de abatimento alvo; e um conteúdo de ar alvo ou uma faixa de conteúdo de ar alvo, em que um conteúdo de ar ou uma faixa de conteúdo de ar no concreto está dentro de uma faixa de 1 % a 10%; (c) misturar a mistura de concreto na betoneira e obter pelo menos um valor de abatimento no tempo atual e pelo menos um valor de conteúdo do ar em tempo atual; (d) comparar, usando a unidade de processamento do computador, o pelo menos um valor de abatimento no tempo atual contra o abatimento alvo ou a faixa de abatimento e o pelo menos um valor do conteúdo de ar no tempo atual contra o conteúdo de ar alvo ou a faixa de conteúdo de ar alvo até detecção pela unidade de processamento do computador de um evento de não-conformidade, em que o pelo menos um valor de abatimento no tempo atual não está em conformidade com o abatimento alvo ou o intervalo de abatimento alvo e/ou o pelo menos um valor do conteúdo de ar no tempo atual não se conforma com o conteúdo de ar alvo ou a faixa de conteúdo de ar alvo; e (e) introduzir na mistura de concreto contida na referida betoneira, um dos pelo menos dois aditivos de diferentes composições compreendendo: pelo menos uma mescla química para modificar o conteúdo de ar na mistura de concreto, em que a pelo menos uma mescla química para modificar o conteúdo de ar na mistura de concreto compreende pelo menos uma mescla incorporadora de ar, pelo menos uma mescla desincorporadora do ar, ou a mistura de, pelo menos, uma mescla incorporadora de ar e pelo menos uma mescla desincorporadora de ar; e pelo menos um dispersante de cimento para modificar o abatimento da mistura de concreto, o referido pelo menos um dispersante de cimento compreendendo pelo menos um dispersante polimérico, água, ou uma mistura dos referidos pelo menos um dispersante polimérico e de água; a dita introdução da pelo menos uma mescla química para modificar o conteúdo de ar na mistura de concreto e/ou pelo menos um dispersante de cimento sendo alcançados pelo sistema da válvula controlada por unidade de processamento de computador de acordo com a memória de unidade acessível do processador do computador tendo pelo menos quatro conjuntos de dados correlacionados compreendendo: (i) o efeito do referido dispersante de cimento no abatimento da mistura de concreto; (j) ) o efeito da pelo menos uma mescla química para modificar o conteúdo de ar na mistura de concreto no conteúdo de ar; (k) i) o efeito da pelo menos uma mescla química para modificar o conteúdo de ar na mistura de concreto sobre o abatimento da mistura de concreto; e (l) ) o efeito do referido dispersante de cimento no conteúdo de ar da mistura de concreto.

2. Método, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que a dito pelo menos uma mescla química para modificar o conteúdo de ar na mistura de concreto é um agente incorporador de ar.

3. Método, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que a dito pelo menos uma mescla química para modificar o conteúdo de ar na mistura de concreto é um agente desincorporador de ar.

4. Método, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que a dito pelo menos uma mescla química para modificar o conteúdo de ar na mistura de concreto compreende ambos um agente incorporador de ar e um agente desincorporador de ar.

5. Método, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que o dito pelo menos um dispersante de cimento é um polímero de policarboxilato.

6. Método, de acordo com a reivindicação 5, CARACTERIZADO pelo fato de que a dito pelo menos uma mescla química para modificar o conteúdo de ar na mistura de concreto é um agente desincorporador de ar.

7. Método, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que, na etapa (e), os ditos pelo menos quatro conjuntos de correlações identificados em (i), (ii), (iii) e (iv) são baseados em um valor médio ou média calculado a partir de pelo menos duas curvas de resposta à dose nominal.

8. Método, de acordo com a reivindicação 7, CARACTERIZADO pelo fato de que, na dita etapa (e), os ditos quatro conjuntos de correlações de dados identificados em (i), (ii), (iii) e (iv) são baseados em um valor médio ou média calculado a partir de uma pluralidade de curvas de resposta à dose nominal.

9. Método, de acordo com a reivindicação 8, CARACTERIZADO pelo fato de que, nas ditas curvas de resposta à dose nominal, os ditos pelo menos quatro conjuntos de correlações de dados envolvem pelo menos um parâmetro não homogêneo selecionado do grupo consistindo em modelo de mistura de concreto, fonte de ingrediente de mistura de concreto, temperatura, grau de hidratação, relação água/cimento, e valor agregado.

10. Método, de acordo com a reivindicação 9, CARACTERIZADO pelo fato de que, nas ditas curvas de resposta à dose nominal, os ditos pelo menos quatro conjuntos de correlações de dados envolvem pelo menos dois parâmetros não homogêneos selecionados do grupo consistindo em modelo de mistura de concreto, fonte de ingrediente de mistura de concreto, temperatura de concreto, grau de hidratação, relação água/cimento, e valor agregado.

11. Método, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que as alterações no conteúdo de ar e de abatimento da mistura de concreto como afetados por doses de mesclas químicas para modificar o conteúdo de ar na mistura de concreto e dispersante de cimento administrados durante uma operação de distribuição da mistura de concreto são incorporados nas ditas curvas de resposta à dose nominal e os fatores de escala em que as ditas curvas de resposta à dose nominal e fatores de escala são modificados; e as trocas de ar e de abatimento posteriores na mesma ou uma subsequente operação de distribuição da mistura de concreto são realizadas com base nas ditas curvas de resposta à dose nominal modificadas ou os ditos fatores de escala modificados.

12. Método, de acordo com a reivindicação 11, CARACTERIZADO pelo fato de que a unidade de processamento do computador se comunica sem fio com memória de banco de dados da unidade acessível do processador do computador tendo dados relativos às ditas alterações no conteúdo do ar e abatimento de misturas de concreto em função de doses de mesclas químicas para modificar o conteúdo do ar na mistura de concreto e dispersante de cimento administrados durante a operação de distribuição de mistura do concreto e incorporados nas ditas curvas de resposta à dose nominal e fatores de escala em que as ditas curvas de resposta à dose nominal e os fatores de escala são modificados, bem como dados relativos a mudanças de ar e de abatimento da mesma ou uma subsequente operação de distribuição da mistura de concreto realizada com base nas ditas curvas de resposta à dose nominal modificadas ou fatores de escala modificados.

13. Método, de acordo com a reivindicação 12, CARACTERIZADO pelo fato de que o banco de dados da unidade de memória acessível do processador do computador armazena informação sobre um ou mais de modelo de mistura de concreto, fonte de ingrediente de mistura de concreto, temperatura do concreto, proporção água/cimento, e tempo desde a dosagem para cada ponto de dados em relação às ditas alterações no conteúdo do ar e abatimento de misturas de concreto em função de doses de mesclas químicas para modificar o conteúdo de ar na mistura de concreto e dispersante de cimento administrados durante a operação de distribuição de mistura de concreto.

14. Método, de acordo com a reivindicação 13, CARACTERIZADO pelo fato de que um ou mais de modelo de mistura de concreto, fonte de ingrediente de mistura de concreto, temperatura do concreto, proporção água/cimento, e tempo desde a dosagem são usados para selecionar a curva de resposta à dose nominal modificadas ou o fator de escala.

15. Método, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que o dito dispersante de cimento compreende água e uma mescla redutora de água.

16. Método, de acordo com a reivindicação 15, CARACTERIZADO pelo fato de que água é o dispersante de cimento adicionado após os ingredientes serem carregados dentro do tambor de mistura até atingir o abatimento alvo ou a faixao de abatimento alvo e o conteúdo de ar alvo ou a faixa de conteúdo de ar alvo, e mescla redutora de água ou superplastificante é o dispersante de cimento usado para manter o pelo menos um valor de abatimento no tempo atual e o pelo menos um valor de conteúdo de ar no tempo atual no abatimento alvo ou na faixa de abatimento alvo e no conteúdo do ar ou na faixa de conteúdo de ar alvo.

17. Método, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que após a etapa (e), concreto é misturado em um tambor de mistura rotativo um número de revoluções que é baseado na identidade do dispersante de cimento e/ou da mescla química para modificar o conteúdo do ar na mistura de concreto adicionado antes da descarga de concreto ou repetir a etapa (c).

18. Método, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que as etapas (c) a (e) são repetidas até que o concreto seja descarregado do misturador.

19. Dispositivo de mistura CARACTERIZADO pelo fato de que tem uma unidade de processamento de computador e uma memória de unidade acessível de processamento do computador, a unidade de processamento de computador e a memória de unidade acessível de processamento do computador sendo programada para realizar o método, como definido na reivindicação 1.