ES2209058T3 - Procedimiento para mezclar materiales de tierra. - Google Patents

Abstract

LA INVENCION SE REFIERE A UN METODO Y A UN APARATO PARA MEZCLAR A. UN MATERIAL DE MEZCLA DIRECTAMENTE EN LOS MATERIALES TERRESTRES PRESENTES EN EL TERRENO. SE UTILIZAN UNOS ARBOLES CON CUCHILLAS (4) CAPACES DE ROTAR AL FINAL DE UNA ESPIGA DE PERFORACION (5) PARA LLEVAR A CABO LA MEZCLA DEL MATERIAL DE MEZCLA (2) CON UN MATERIAL TERRESTRE (1) Y, AL TIEMPO QUE SE REALIZA LA MEZCLA, PROVOCAR EL DESPLAZAMIENTO DE LOS MATERIALES DE MEZCLA A BASE DE MOVER REPETIDAMENTE LOS ARBOLES CON CUCHILLAS (4) EN LA MISMA DIRECCION MIENTRAS SE ENTIERRA EN EL MATERIAL TERRESTRE.

Description

Procedimiento para mezclar materiales de tierra.

La presente invención se refiere a un procedimiento para mezclar materiales de tierra o suelo, en particular para mezclar un material de mezcla directamente con materiales de tierra presentes en el terreno.

Un procedimiento de la invención se puede aplicar, por ejemplo, en los siguientes casos:

1.

Las losas de carga o los firmes de las carreteras se construyen mezclando in situ las capas de suelo con materiales de mezcla apropiados, tales como el cemento usado como un aglomerante, las cenizas de una central eléctrica para obtener una mejor densidad y los productos químicos que, al reaccionar, favorecen el endurecimiento y la estabilización de la mezcla.

2.

La descontaminación microbiológica de la tierra se puede iniciar o intensificar introduciendo microbios en la tierra o el suelo o modificando las condiciones para que sea propicia para la actividad de descomposición. Por lo tanto, se trata de mezclar o combinar varios microbios o productos químicos con los materiales de suelo presentes en el terreno.

3.

La estabilización de los materiales de tierra se realiza usando aditivos idóneos para solidificar o endurecer dichos materiales, en los que las partículas de la contaminación se pueden endurecer en un estado menos móvil para, de este modo, reducir la difusión de la contaminación, tales como toxinas o petróleo.

4.

En el aislamiento con bentonita, la bentonita usada como material aislante se puede mezclar con los materiales de tierra in situ.

Esta lista de ejemplos no es exhaustiva en cuanto a posibles aplicaciones prácticas para un procedimiento de la invención.

Hasta ahora no existía un procedimiento capaz de mezclar los materiales de mezcla de manera eficaz y a una profundidad suficiente directamente in situ con los materiales de tierra o suelo. No obstante, las aplicaciones prácticas arriba mencionadas muestran que hay una importante demanda para este tipo de procedimiento.

En la ingeniería civil, se puede usar para sustituir el amontonado y el mezclado en las plantas de hormigón. En la estabilización y la descontaminación microbiológica se puede usar para evitar tener que levantar y cambiar grandes cantidades de suelo.

El documento JP 59 122619 A muestra un trabajo de mejoras del terreno, sin mover el suelo excavado desde la porción de terreno a otros lugares. El agente de mejora, el suelo y la arena se remueven y se mezclan mediante un gran número de palas mezcladoras que giran gracias a un motor situado en un cangilón que está hundido en el terreno.

El documento DE 30 23 002 A muestra un aparato para la estabilización de materiales de tierra directamente en el terreno. Un eje mezclador giratorio tiene herramientas de proyección que penetran en el terreno. La profundidad y la eficacia de la mezcla son limitadas.

El documento US 5 379 534 muestra un procedimiento de mejora del suelo usando una excavadora cuyo cangilón está dotado de un mezclador colocado en el mismo. El mezclador se puede hacer girar mientras los materiales de tierra mezclados en el cangilón caen a través de una abertura que hay de un lado a otro de la superficie inferior del cangilón.

El objetivo de esta invención es obtener un procedimiento para mezclar materiales de tierra, de un modo eficaz, en capas profundas y uniformes.

En la reivindicación 1 adjunta se explican las características fundamentales de un procedimiento de la invención. Las reivindicaciones no independientes revelan las formas de realización preferidas de la invención.

A continuación se describirá la invención más detalladamente haciendo referencia a los dibujos que se adjuntan, en los que

la fig.1 muestra un proceso de mezcla con un procedimiento de la invención y

las figs.2 y 3 representan en más detalle un aparato para realizar la mezcla visto de frente y de lado, respectivamente.

El modo de llevar a cabo el procedimiento se describe primero en relación con la fig.1. Se coloca sobre el terreno una capa de material de mezcla 2 directamente sobre el material de tierra 1 que se va a mezclar. Un aparato mezclador, generalmente señalado con el numeral de referencia 3, está montado en el extremo del brazo de izado de la excavadora 11. En el caso que aparece en el dibujo, el brazo de izado consta de brazos 7 y 9, qué están unidos el uno al otro por medio de una rótula 14. El aparato mezclador 3 conecta con el brazo 7 por medio de una rótula 13. Se puede usar un cilindro 8 para mover el aparato mezclador 3 alrededor de la rótula 13 con relación al brazo 7 y se puede usar un cilindro 10 para mover el brazo 7 alrededor de la rótula 14 con relación al brazo 9. Los componentes básicos del aparato mezclador 3 son un eje de excavación 5 y un árbol con cuchillas 4 montado al final del mismo, que se pueden mover alrededor de un eje horizontal en la dirección de giro en la que la parte superior del árbol con cuchillas 4 se desplaza en la dirección de avance de la excavadora 11. La excavadora 11 avanza por encima de un material de tierra o suelo mezclado 12 hacia el lugar de mezcla.

La mezcla real se realiza de tal modo que, mientras gira, el árbol con cuchillas 4 se hunde en las capas 1 y 2 que se van a mezclar y se desplaza desde una posición inicial, que se muestra con una línea de trazos, a lo largo de una trayectoria en curva, que se indica con una flecha A desde el lugar de mezcla hacia la excavadora 11, es decir, en dirección inversa con relación a la dirección de avance de la excavadora 11. Este desplazamiento del árbol con cuchillas giratorio 4, cuando está enterrado en los materiales de tierra que se van a mezclar, lleva el material de mezcla de tierra o suelo, situado delante de él hacia la capa mezclada 12, mientras que parte del material de mezcla de tierra vuelve por una trayectoria aérea por encima del árbol con cuchillas 4 al lugar de mezcla. El material de tierra que se mueve delante del árbol con cuchillas 4 también se mezclará de manera eficaz. Cuando el aparato mezclador 3 se hace funcionar repetidas veces de este modo, en la dirección de la flecha A, las capas 1 y 2 que se van a mezclar se pueden desplazar a lo largo del lugar de mezcla para formar la capa mezclada 12. El árbol con cuchillas 4 tiene una velocidad de giro que oscila entre las 50 y las 150 rpm. A menor velocidad, la eficacia de mezcla sería insignificante y a una velocidad mayor la fuerza centrífuga arrojaría el material que se va a mezclar demasiado lejos o transportaría de vuelta, por encima del árbol con cuchillas 4, demasiado material y la evolución del trabajo se vería reducida.

El eje de excavación 5 debe tener una longitud suficiente para poder enterrar el árbol con cuchillas 4 a una profundidad suficiente. El eje 5 debe tener una longitud superior al diámetro del árbol con cuchillas 4 para establecer una profundidad de enterramiento suficiente y una posibilidad de mezcla arrojando nuevamente parte de la masa por encima del árbol con cuchillas 4 al lugar de mezcla.

En las figs. 2 y 3 se muestra un diseño estructural del aparato mezclador. Dos árboles con cuchillas 4 se articulan alrededor de los extremos opuestos de un rodillo transportador normal 9. Entre los árboles con cuchillas 4, el cuerpo cilíndrico 19 se encaja en el eje de excavación 5, cuyo otro extremo está provisto de elementos de fijación 6 para asegurar el mismo al brazo de izado de la excavadora. En el caso que aparece en el dibujo, los elementos de fijación 6 incluyen las bridas 6a y 6b, que definen entre ellas una caja para un motor hidráulico 17. La brida 6b se encaja con una abrazadera hueca 6c y una abrazadera provista de una ranura de fijación 6d.

Dentro del eje de excavación 5 se extiende un eje de transmisión 18 paralelo al mismo, movido por el motor hidráulico 17. Por otro lado, el eje 18, a través del intermediario de engranajes cónicos (no se muestran) situado dentro del rodillo transportador, hace girar los árboles con cuchillas 4, los cuales giran en la misma dirección.

La longitud del eje de excavación 5 se puede elegir en función del uso que se le vaya a dar. En la práctica, la superficie inferior de los árboles con cuchillas 4 tiene una profundidad de excavación que oscila entre 1,5m y 2m. En la práctica, las profundidades de mezcla necesarias oscilan entre 0,5m y 2m. El eje 5 está provisto de un tubo 15 (fig.3) para repartir sobre el lugar de mezcla diversos materiales de mezcla, tales como productos químicos y soluciones microbianas.

El motor hidráulico 17 también se puede colocar dentro del cuerpo cilíndrico 19, los tubos hidráulicos flexibles se extienden dentro del eje de excavación 5. Los tubos hidráulicos flexibles están provistos de conexiones 16 que se deben colocar en el extremo superior del eje 5, dado que la parte interna del aparato no puede estar provista de componentes frágiles.

La superficie exterior de los árboles con cuchillas 4 está provista de cuchillas 20, que son prolongaciones de forma dentada o cónica y que se extienden en una dirección que forma un ángulo agudo con relación a la dirección radial del árbol con cuchillas 4.

Los extremos exteriores de los árboles con cuchillas 4 están provistos de elementos 21 en forma de cono truncado, que terminan en una broca parecida a un taladro 22. De este modo, los árboles con cuchillas 4 no se atascan entre las capas de suelo sin triturar que hay a los lados. En este caso, cada árbol con cuchillas 4 tiene una longitud axial que es prácticamente igual a su diámetro. No obstante, las proporciones entre estas medidas puede variar hasta cierto grado según el uso determinado, dependiendo de la profundidad de mezcla necesaria o de la dureza del terreno.

Para facilitar los movimientos de mezcla del aparato, el eje 5 es más plano en la dirección axial de los árboles con cuchillas 4 que en una dirección perpendicular a los mismos, para que los materiales de tierra puedan atravesar más fácilmente por ambos lados del eje 5.

Como se muestra en la fig. 1, en una típica posición de funcionamiento del aparato, el eje 5 se mantiene en una posición bastante vertical y se maneja por ambos lados de una línea vertical. Otra característica fundamental de la invención es que durante el mezclado la dirección de funcionamiento A del aparato 3 va hacia la excavadora 11 y es inversa a la dirección de avance de la excavadora 11.

El procedimiento de la invención se puede poner en práctica usando un aparato cuyos detalles estructurales difieren, en muchos sentidos, de la forma de realización ejemplar arriba descrita. Todo lo necesario para un aparato que ponga en práctica el procedimiento es que incluya uno o más árboles con cuchillas giratorios montados sobre el extremo de un eje de excavación 5 lo suficientemente largo.

Claims (4)

1. Un procedimiento para mezclar materiales de tierra, en el cual se hace girar un árbol con cuchillas (4) montado sobre el extremo de un eje de excavación (5) sujeto a un brazo de izado (7-10) de una excavadora (11) mientras se entierra en el material de tierra, para de esta forma mezclar los materiales de tierra y/o materiales de mezcla (2) dentro de un material de tierra (1), caracterizado porque

- la excavadora (11) avanza por encima de un material de tierra mezclado (12) hacia el lugar de mezcla.

- el manejo de uno o más brazos (por ejemplo 7) incluidos en el brazo de izado (7-10) se usa para mover el árbol con cuchillas (4) dentro del lugar de mezcla, mientras se hunde repetidas veces en dirección a la excavadora (11) en el material de tierra (1) que se va a mezclar, mientras el árbol con cuchillas (4) está girando; y

- el árbol con cuchillas (4) se hace girar alrededor de un eje horizontal, siendo tal la dirección de giro que la parte superior del árbol con cuchillas (4) se desplaza en la misma dirección que la dirección de avance de la excavadora (11).

2. Un procedimiento según la reivindicación 1 para mezclar un material de mezcla directamente dentro de los materiales de tierra presentes en el suelo, caracterizado porque

- el material de mezcla (2) se coloca antes de un proceso de mezcla sobre el material de tierra (1) que se va a mezclar y/o se extiende sobre el lugar de mezcla durante el proceso de mezcla.

3. Un procedimiento según la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque, durante un proceso de mezcla, el árbol de cuchillas giratorio (4) tiene una profundidad de excavación que oscila entre 0,5m y 2m y una velocidad de giro que oscila entre las 50 y las 150 rpm.

4. Un procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1-3, caracterizado porque el eje (5), que se usa para hundir el árbol con cuchillas (4) en el terreno, se mantiene en una posición bastante vertical y se maneja a ambos lados de una línea vertical durante un proceso de mezcla.