ES2241118T3 - Metodo de fabricacion de elementos detenedores de vehiculos. - Google Patents

Abstract

UNOS BLOQUES DE PARADA DE VEHICULOS, DE HORMIGON CELULAR (70) PUEDEN UTILIZARSE PARA EL DESPLAZAMIENTO LENTO Y SEGURO DE UN OBJETO, Y PARA CONSTRUIR UNA CAPA DE RETENCION DE AERONAVES EN EL EXTREMO DE LA PISTA DE UN AEROPUERTO. PARA ELLO, LOS BLOQUES DE HORMIGON CELULAR (70) DEBEN FABRICARSE DE MANERA QUE PRESENTEN RESISTENCIAS A GRADIENTES DE COMPRESION DE VALORES PREDETERMINADOS A FIN DE PROPORCIONAR FUERZAS SUFICIENTES, PERO NO EXCESIVAS, DE DESACELERACION SOBRE UN OBJETO. A FIN DE EVITAR VARIACIONES INACEPTABLES EN LA FUERZA DE ARRASTRE, DEBEN CUMPLIRSE CARACTERISTICAS DE UNIFORMIDAD DEL MATERIAL, DE MANERA QUE LOS BLOQUES DE DETENCION PRESENTEN UNA RESISTENCIA PREDETERMINADA AL GRADIENTE COMPRESIVO (POR EJEMPLO, UNA RESISTENCIA DE 60/80 CGS) EN UNA PROFUNDIDAD DE PENETRACION DEL 10 AL 66 POR CIENTO DEL ESPESOR DEL BLOQUE (FIGURA 7). UNA CGS DE 60/80 REPRESENTARA TIPICAMENTE UNA RESISTENCIA MEDIA A LA COMPRESION DE 70 LIBRAS POR PULGADA CUADRADA EN DICHA PROFUNDIDAD DE PENETRACION. LASAPLICACIONES ANTERIORES DEL HORMIGON CELULAR REPRESENTABAN TIPICAMENTE EL QUE SE ALCANZARAN VALORES MINIMOS DE RESISTENCIA, Y LOS PROCEDIMIENTOS DE PRODUCCION NO CUMPLIAN LA UNIFORMIDAD NI LA RESISTENCIA AL GRADIENTE COMPRESIVO QUE SE PREVEIA COMO NECESARIAS PARA UNOS BLOQUES DE RETENCION. LOS PROCEDIMIENTOS DESCRITOS INCLUYEN CONTROLES DE PARAMETROS, INGREDIENTES Y PROCESO Y ESCALAS EFECTIVAS PARA PERMITIR LA FABRICACION DE BLOQUES DE RETENCION CON DENSIDADES EN SECO Y RESISTENCIAS AL GRADIENTE COMPRESIVO QUE PUEDAN ESPECIFICARSE A FIN DE PROPORCIONAR UNA DESACELERACION LIMITADA DE UNA AERONAVE Y OTROS OBJETOS. LA DESACELERACION LIMITADA PUEDE EVITAR LOS EFECTOS DESTRUCTIVOS PROPIOS DE UNOS INDICES EXCESIVOS DE DESACELERACION.

Description

Método de fabricación de elementos detenedores de vehículos.

Esta invención se refiere al enlentecimiento del movimiento de objetos, y más en particular, a métodos para producir elementos de hormigón celular que son adecuados para ser usados en sistemas que constituyen colchones detenedores para desacelerar en condiciones de seguridad un avión que rebasa el final de una pista de aeropuerto.

Los aviones pueden rebasar y de hecho rebasan los finales de las pistas de aeropuerto incrementando la posibilidad de que resulten lesionados los pasajeros y sea destruido o sufra graves daños el avión. Tales accidentes en los que ha sido rebasada una pista de aeropuerto han ocurrido durante despegues que han sido abortados o durante aterrizajes, con el avión desplazándose a velocidades de hasta 150 km/h (80 nudos). A fin de minimizar los peligros que se dan al ser sobrepasada una pista de aeropuerto, la Administración Federal de la Aviación (FAA) exige en general una zona de seguridad de 30 m (1.000 pies) de longitud más allá del final de la pista de aeropuerto. A pesar de que esta zona de seguridad es actualmente una norma de la FAA, muchas pistas de aeropuerto en todo el país fueron construidas antes de su adopción y están situadas de forma tal que el agua, las carreteras u otros obstáculos impiden que resulte económicamente viable satisfacer la exigencia relativa a la zona de seguridad de mil pies.

Varios materiales entre los que se incluyen las superficies de tierra existentes más allá de las pistas de aeropuerto han sido valorados para determinar su capacidad para desacelerar un avión. Las superficies de tierra son muy imprevisibles en cuanto a su capacidad de detención porque sus propiedades son imprevisibles. Por ejemplo, la arcilla muy seca puede ser dura y casi impenetrable, pero la arcilla húmeda puede hacer que el avión se atasque rápidamente en el fango y que se colapse el tren de aterrizaje, y puede ser causa de lesiones de los pasajeros y de la tripulación, así como de que el avión sufra daños más importantes.

Un informe de 1988 se ocupa de una investigación llevada a cabo por la Autoridad Portuaria de Nueva York y New Jersey acerca de la viabilidad de desarrollar un detenedor de espuma de plástico para una pista de aeropuerto en el Aeropuerto Internacional JFK. Se dice en el informe que los análisis efectuados indicaron que un diseño de un detenedor de este tipo es factible y podría servir para detener en condiciones de seguridad un avión de 45 toneladas (100.000 libras) que rebasase la pista de aeropuerto a una velocidad de salida de hasta 150 km/h (80 nudos) y un avión de 37 toneladas (82.000 libras) que rebasase la pista de aeropuerto a una velocidad de salida de hasta 110 km/h (60 nudos). El informe indica que la actuación de una apropiada configuración detenedora de espuma de plástico resultó ser potencialmente "superior a una zona pavimentada de seguridad de final de pista de 300 m (1.000 pies), particularmente cuando el frenado no es eficaz y no se cuenta con empuje inverso". Como es perfectamente sabido, la eficacia del frenado puede verse limitada cuando la superficie de la pista esté cubierta de agua o de hielo. (Informe UDR-TR-88-07 de la Universidad de Dayton, enero de 1988).

Más recientemente ha sido descrito en la Patente U.S. Nº 5.193.764 concedida a Larrett et al. un sistema detenedor de aviones. Según la descripción de esa patente se forma una zona de detención de aviones adhiriendo entre sí las de una pluralidad de capas delgadas apiladas de espuma fenólica rígida, friable e ignífuga, estando la capa de espuma más inferior adherida a una superficie de soporte. Las capas apiladas están diseñadas de forma tal que la resistencia a la compresión de las capas combinadas de espuma rígida de plástico es menor que la fuerza que es ejercida por el tren de aterrizaje de cualquier avión del tipo que se pretende detener cuando el avión entra en la zona de detención procedente de una pista de aeropuerto, con lo cual la espuma es aplastada cuando el avión establece contacto con la misma. El material preferido es espuma fenólica usada con un adhesivo compatible, tal como una adhesivo de látex.

Las pruebas efectuadas con sistemas detenedores hechos a base de espuma fenólica indican que si bien tales sistemas pueden servir para hacer que se detenga el avión, el uso del material alveolar tiene desventajas. De entre las desventajas tiene gran importancia el hecho de que, en dependencia de sus propiedades, la espuma puede típicamente presentar una propiedad de rebote. Así, se observó en las pruebas efectuadas con colchones detenedores de espuma fenólica que era aplicado a las ruedas del avión cierto empuje hacia adelante al desplazarse el avión por sobre el material alveolar, como resultado del rebote del propio material alveolar.

El hormigón alveolar o celular como material destinado a ser usado en sistemas que constituyen colchones detenedores ha sido sugerido y ha sido objeto de limitadas pruebas in situ en el estado de la técnica. Tales pruebas han indicado que el hormigón celular tiene buenas cualidades para ser usado en sistemas que constituyen colchones detenedores, debido al hecho de que aporta muchas de las mismas ventajas de la espuma fenólica, evitando al mismo tiempo algunas de las desventajas de la espuma fenólica. Sin embargo, son decisivas las exigencias relativas a una resistencia al aplastamiento controlada con precisión y a la uniformidad del material dentro de todo el colchón detenedor, y, que se sepa, no se ha logrado o descrito anteriormente la producción de hormigón celular que presente unas apropiadas características y una adecuada uniformidad. La producción de hormigón estructural para construcciones es una antigua técnica en la que intervienen pasos de elaboración relativamente simples. La producción de hormigón celular, si bien en general supone el uso de ingredientes sencillos, se ve complicada por la naturaleza y el efecto de los aspectos relativos a la aireación, la mezcla y la hidratación, que deben ser minuciosamente especificados y controlados con precisión si debe obtenerse para las presentes finalidades un producto final uniforme que no sea demasiado débil ni demasiado resistente. Las discontinuidades, incluyendo las zonas de hormigón celular más débil y más resistente, pueden en la realidad ocasionar daños al vehículo que se desacelera si, por ejemplo, las fuerzas de deceleración sobrepasan la resistencia de la estructura de soporte de las ruedas. Tal falta de uniformidad también redunda en una incapacidad para predecir con precisión la capacidad de deceleración y la distancia de parada total. En una reciente prueba de viabilidad que fue realizada utilizando hormigón celular de calidad comercial, un avión dotado de instrumentos para el registro de los datos de ensayo rodó por sobre un tramo realizado en forma de colchón de protección, y fueron adquiridos datos de carga. Aunque se habían tomado medidas para intentar obtener una uniformidad en la producción, las muestras tomadas y los datos de las cargas aplicadas al avión por el colchón detenedor que fue utilizado en la prueba pusieron de manifiesto significativas variaciones entre zonas en las que la resistencia al aplastamiento era excesivamente alta y zonas en las que dicha resistencia al aplastamiento era excesivamente baja. Obviamente, las posibles ventajas que pueden lograrse con un sistema de detención se ven comprometidas si el avión se ve expuesto a fuerzas que puedan dañar o hacer que se colapse el tren de aterrizaje principal.

Un informe de 1995 preparado para la Administración Federal de la Aviación y titulado "Preliminary Soft Ground Arrestor Design for JFK International Airport" describe un detenedor de aviones que se propone. Este informe se ocupa de las posibilidades de uso de espuma fenólica o de hormigón celular. Con respecto a la espuma fenólica se hace referencia a la desventaja de una característica de "rebote" que redunda en el retorno de algo de energía a continuación de la compresión. Con respecto al hormigón celular, llamado "hormigón-espuma", se señala que en la producción "es difícil mantener una densidad constante (parámetro de resistencia) del hormigón-espuma". Se indica que el hormigón-espuma parece ser un buen candidato para la construcción de detenedores si el mismo puede ser producido en grandes cantidades con densidad constante y resistencia a la compresión constante. Se ilustran pruebas efectuadas con placas planas, y sobre la base del nivel de información con el que se contaba en aquel entonces en la técnica se describen como objetivos unos valores de resistencia uniforme a la compresión de 410 y 550 kPa (68 y 80 psi) (psi = libras/pulgada^{2}) dentro de una gama de deformaciones de un cinco a un ochenta por ciento. Así, el informe indica la no disponibilidad tanto de materiales existentes que tengan características aceptables como de métodos para la producción de materiales de este tipo, y sugiere sobre una base en cierto modo hipotética posibles características y pruebas de tales materiales si llegasen a estar disponibles.

Así, si bien han sido considerados sistemas que constituyen colchones detenedores y se han explorado ciertos ensayos reales para poner a prueba a varios materiales para los mismos, no se ha logrado la producción e implementación práctica de un sistema que constituya un colchón detenedor y que dentro de distancias especificadas dé lugar a la detención en condiciones de seguridad de un avión de tamaño y peso conocidos que se desplace a una velocidad nominal al salir de una pista de aeropuerto, o de materiales que sean adecuados para ser usados en un sistema de este tipo. La cantidad de material y la configuración geométrica con la cual el mismo es moldeado para obtener un colchón detenedor eficaz para vehículos de un tamaño y peso predeterminados y que se desplazan a una velocidad predeterminada son directamente dependientes de las propiedades físicas del material, y en particular de la cantidad de resistencia al avance que será aplicada al vehículo al desplazarse el mismo por sobre el colchón aplastando o deformando de otra manera el material. Pueden emplearse modelos informáticos u otras técnicas para desarrollar los objetivos en materia de resistencia al avance o deceleración para los colchones detenedores, sobre la base de las fuerzas calculadas y de la absorción de energía para un avión de un determinado tamaño y peso, considerando las correspondientes especificaciones que en materia de la resistencia del tren de aterrizaje estén establecidas para tal avión. Sin embargo, los modelos deben partir del supuesto de que el colchón detenedor está construido a base de un material que de elemento a elemento y de partida a partida tiene una uniformidad de características tales como la resistencia, la durabilidad, etc., para producir resultados uniformes con una previsible cantidad de absorción de energía (resistencia al avance) al entrar en contacto con las partes del avión (o de otro vehículo) que soportan la carga del vehículo a través del colchón (como p. ej. las ruedas de un avión al desplazarse el mismo por sobre el colchón tras haber rebasado la pista).

Una de las ventajas potenciales del uso de hormigón alveolar o celular en los sistemas que constituyen colchones detenedores es la de que el propio material puede ser producido de varias maneras distintas usando numerosos y distintos materiales de partida. Para anteriores tipos de aplicaciones no relacionados con la deceleración de vehículos, el hormigón ha venido siendo producido usando un determinado tipo de cemento (habitualmente el tipo portland) que es combinado con agua, un agente espumante y aire para producir un hormigón celular. Sin embargo, una importante exigencia distintiva separa tales anteriores aplicaciones del hormigón celular de la producción de un producto adecuado para ser usado en un colchón detenedor. En las aplicaciones anteriores los objetivos que se persiguen son típicamente los de una reducción del peso o del coste, o de ambos, obteniendo al mismo tiempo una mínima resistencia predeterminada, y tanto mejor cuanta más resistencia. Las anteriores aplicaciones típicamente no han requerido que el hormigón celular sea producido según estrictas normas de resistencia tanto máxima como mínima. Asimismo, las anteriores aplicaciones no han requerido un alto grado de uniformidad del material, siempre que se alcancen los objetivos básicos relativos a la resistencia. Incluso para las anteriores aplicaciones del hormigón celular es sabido que la cantidad y el tipo de cemento, la proporción de agua/cemento, la cantidad y el tipo de agente espumante, la manera como se combinan los materiales, las condiciones de elaboración y las condiciones de curado son todos ellos factores que pueden ejercer efectos decisivos en las propiedades resultantes del hormigón celular. Las solicitudes anteriores no han establecido la necesidad de afinar la producción hasta los niveles que son necesarios para producir hormigón celular adecuado para colchones detenedores de vehículos.

Así, una cosa es especificar objetivos relativos a las propiedades mecánicas de materiales que sean apropiados para obtener la deseada deceleración al entrar un avión u otro vehículo en el colchón detenedor. Sin embargo, no se sabe que se haya logrado anteriormente contar con la capacidad de producir con coherencia hormigón celular que como material presente en la realidad las propiedades requeridas en cuanto a una resistencia y uniformidad predeterminadas.

El documento GB 1 092 255 describe un colchón detenedor de vehículos que está hecho de material alveolar rígido aplastable, que puede ser hormigón alveolar, y un método para producir dicho hormigón alveolar.

El documento GB 1 169 415 describe un colchón detenedor de vehículos que está hecho de material granular tal como guijarros o grava y de un segundo material tal como hormigón aireado.

Un importante problema que se tiene en la técnica es el consistente en la falta de técnicas establecidas para la producción de hormigón celular dentro de la gama de bajas resistencias y de manera uniforme dentro de tolerancias muy estrechas, para permitir la construcción de todo un colchón detenedor que tenga coherentemente las deseadas propiedades mecánicas dentro de toda su geometría.

Son objetos de la invención los de aportar nuevos y mejorados métodos que sirvan para la producción de elementos detenedores de vehículos y aporten una o varias de las siguientes características y capacidades:

- que sean métodos que permitan efectuar una producción repetible con características predeterminadas;

- que sean métodos que permitan efectuar un control de la producción sobre la base de gamas de parámetros establecidas; y

- que sean métodos que permitan alcanzar un alto nivel de control de calidad en la producción de hormigón celular que tenga una predeterminada resistencia progresiva a la compresión que sea adecuada para una variedad de aplicaciones.

La presente invención aporta un método para formar un elemento de material detenedor según la reivindicación 1.

Un elemento detenedor de vehículos puede constar de un bloque detenedor de vehículos fabricado para presentar una resistencia progresiva a la compresión sin rebote que sea eficaz para enlentecer el desplazamiento de una rueda de vehículo sin que resulte averiada la correspondiente estructura de soporte de la rueda. Según una realización de la invención, el bloque se hace de hormigón celular, que tiene una densidad en seco que está situada dentro de una gama de densidades de 190-350 kg/m^{3} (de 12 a 22 libras por pie cúbico) y se hace a base de una combinación de una lechada de agua y cemento que tiene una temperatura de no más de 32ºC (89 grados F), una espuma preparada a base de agua y un agente espumante, y un molde de curado. El molde de curado es dispuesto para proporcionar soporte tridimensional con evaporación controlada para una mezcla de la lechada y la espuma, que son mezcladas una vez que la lechada ha experimentado una subida de temperatura del orden de 3 a 7ºC (de 5 a 12 grados F) por encima de su temperatura inicial. A los efectos de esta invención, un bloque detenedor de vehículos tiene una predeterminada resistencia progresiva a la compresión (CGS). Dicha resistencia progresiva a la compresión es por ejemplo una resistencia progresiva a la compresión que presenta una progresividad o gradiente de 60/80 y es igual a aproximadamente 480 kPa (70 psi) al ser promediada dentro de una profundidad de penetración de un 10 a un 66 por ciento del grosor del bloque.

Para facilitar una mejor comprensión de la invención junto con otros y adicionales objetos, se hace referencia a los dibujos acompañantes, y el alcance de la invención será indicado en las reivindicaciones acompañantes.

Las Figs. 1A, 1B y 1C son respectivamente una vista en planta y vistas en sección longitudinal y en sección transversal de un sistema que constituye un colchón detenedor de vehículos.

La Fig. 2 muestra una forma de un bloque de deceleración de hormigón celular fabricado según una realización preferida de la presente invención.

Las Figs. 3, 4 y 5 muestran formas constructivas alternativas de bloques de deceleración fabricados por métodos diseñados según realizaciones preferidas de la presente invención.

La Fig. 6 ilustra un molde de curado en condiciones de evaporación controlada que es adecuado para ser usado según la invención.

Las Figs. 7 y 8 ilustran resultados de ensayos que indican la fuerza de compresión referida al porcentaje de penetración para muestras de hormigón celular de dos distintas resistencias.

Descripción detallada de la invención

El uso de hormigón celular en aplicaciones en las que se forman con el mismo colchones detenedores requiere que el material sea en general uniforme en cuanto a su resistencia a la deformación, puesto que es la previsibilidad de las fuerzas de resistencia que actúan en la superficie de los elementos del vehículo que se desacelera que establecen contacto con el colchón detenedor la que permite que el colchón sea diseñado, dimensionado y construido de una manera que asegure una actuación aceptable. A fin de obtener tal uniformidad, deben efectuarse con esmero la selección y el control de los ingredientes que se usen para preparar el hormigón celular, de las condiciones en las que el mismo sea elaborado, y de su régimen de curado.

Los ingredientes del hormigón celular son en general un cemento, que es preferiblemente cemento portland, un agente espumante y agua. La arena relativamente fina y otros materiales pueden también encontrar aplicación en algunas circunstancias, pero dichos materiales no son usados en las realizaciones que son actualmente preferidas. Además de los tipos comunes de materiales que se usan en varias aplicaciones del hormigón, según la invención pueden embeberse en el hormigón celular esferas huecas de vidrio o cerámica u otros materiales aplastables. El tipo de cemento que es actualmente preferido para la aplicación en un colchón detenedor es el cemento portland del tipo III. A los efectos de la presente, la expresión "hormigón celular" se usa como expresión genérica que engloba al hormigón que presenta relativamente pequeñas celdas internas o burbujas de un fluido tal como aire y puede incluir arena u otro material, así como a formulaciones que no incluyan tal arena u otro material.

Numerosos agentes espumantes de los que son conocidos y usados en la industria productora de hormigón celular están clasificados como espumas naturales o sintéticas. Se considera en general que las espumas naturales son más robustas en el sentido de que no se descompondrán tan rápidamente como las espumas sintéticas. Por otro lado, las espumas sintéticas son en general más uniformes en cuanto a la calidad, y por consiguiente más previsibles en cuanto a su actuación. Si bien puede usarse cualquier tipo de espuma, actualmente se prefiere usar una espuma sintética que tenga adecuadas características de espumación y fraguado porque la regularidad de las propiedades y la uniformidad del hormigón celular resultante constituyen consideraciones fundamentales en la aplicación en un colchón detenedor.

Hay muchos métodos conocidos para producir hormigón celular. En general el proceso incluye los pasos de mezclar el concentrado de espuma con agua, generar espuma induciendo aire, añadir la espuma resultante a la lechada de cemento o a la mezcla que constituye la lechada de cemento y árido, y mezclar a fondo la espuma y la lechada de cemento de manera controlada, siendo así obtenida una mezcla homogénea que tiene una importante cantidad de huecos o "celdas" que mantienen la densidad del material a un nivel relativamente bajo en comparación con otros tipos de hormigón. Debido al hecho de que la aplicación de hormigón celular a las aplicaciones en las que el mismo es utilizado para formar un colchón detenedor requiere una uniformidad general de las propiedades del material, son de extrema importancia una espumación uniforme, una mezcla uniforme y un uniforme fraguado de los materiales.

El método preferido para producir el hormigón celular es el de usar un proceso que se aproxime tanto como sea posible a un proceso continuo que se desarrolla en condiciones de estado estacionario. Controlando las presiones, las velocidades de mezcla, las temperaturas de las materias primas y otras variables de elaboración para que sean tan constantes como sea posible, son alcanzables más altos niveles de uniformidad del hormigón celular que es obtenido como producto y se evitan las variaciones que van habitualmente asociadas a la elaboración discontinua. Sin embargo, la cantidad de material producida en cualquier momento en un proceso discontinuo o de otra manera determinará la duración del proceso y hasta qué punto es posible lograr una aproximación a una operación de las del tipo de "estado estacionario" bajo las circunstancias de producción para una determinada instalación de un colchón detenedor.

El proceso preferido incluye los pasos de crear una lechada de cemento, crear la espuma, y mezclar luego la lechada de cemento y la espuma para formar el hormigón alveolar o celular. La espuma se prepara mezclando el concentrado de espuma con agua para formar una solución espumante. A título de ejemplo, una preferida proporción de agua a concentrado de espuma para el susodicho material de espuma sintética tal como el aludido anteriormente es de aproximadamente 39:1 sobre la base del volumen. A continuación se forma la espuma mediante cualesquiera adecuados medios de oclusión de aire, tal como, por ejemplo, pasando la solución de espuma por una bomba equipada con una entrada de aire ajustable. Preferiblemente, la densidad de la espuma producida mediante este paso de elaboración será de aproximadamente 35 (2,2) a aproximadamente 42 kg/m^{3} (2,6 lbs./pie^{3}), y más preferiblemente de poco más o menos 37 (2,3) a poco más o menos 38,5 kg/m^{3} (2,4 lbs./pie^{3}). En el sentido en el que se la utiliza en la presente, la expresión "libras por pie cúbico" se escribe de manera abreviada como "lbs./pie^{3}" o "pcf".

Según la invención, la lechada de cemento se produce mezclando agua con cemento portland del tipo III. Se ha comprobado que las relaciones preferidas de agua a cemento están situadas dentro de la gama de relaciones que va desde aproximadamente 0,5 hasta aproximadamente 0,7, habiéndose comprobado que una relación de 0,54 da resultados excelentes. El cemento es inicialmente mezclado con el agua, y se ha comprobado que resulta particularmente ventajoso impartir un muy alto cizallamiento a la lechada. La de pasar la mezcla a través de una bomba de alto cizallamiento es la manera actualmente preferida para impartir un alto cizallamiento a la lechada de cemento. Se prefiere que las temperaturas ambientes durante la preparación del hormigón celular sean de al menos aproximadamente 18ºC (65ºF). A los efectos de la presente, Fahrenheit se abrevia como "F".

Se ha determinado asimismo que el proceso preferido incluye el paso de permitir que transcurra un suficiente tiempo de hidratación parcial para la lechada de cemento antes de mezclarla con la espuma para formar el hormigón alveolar. Si bien los tiempos de hidratación parcial pueden variar dados los distintos cementos y las distintas relaciones de cemento/agua, se ha comprobado que ayuda a obtener un producto final aceptable cierta cantidad de hidratación de la lechada, por ejemplo al ser la misma pasada por un dispositivo que imparte cizallamiento. Puesto que la reacción de hidratación libera calor a la lechada, una medida de la hidratación la constituye la subida de la temperatura. Así, se ha comprobado que resulta particularmente eficaz mezclar el agua y el cemento por espacio de un periodo de tiempo que sea lo suficientemente largo como para dar lugar a una subida de temperatura relacionada con la hidratación de aproximadamente 3 a aproximadamente 7ºC (de 5 a aproximadamente 12 grados F). En una realización preferida se utiliza un periodo de tiempo de aproximadamente cuatro minutos, para dar lugar a una subida de temperatura relacionada con la hidratación situada dentro de una gama de incrementos de 3,5 a aproximadamente 4,5ºC (de 6 a aproximadamente 8 grados F), antes de introducir la espuma en la lechada de cemento. Por ejemplo, una bomba de alta velocidad puede equiparse con sensores de temperatura, y la mezcla de la lechada de cemento puede ser llevada a cabo en condiciones de recirculación hasta que se haya producido la indicada subida de temperatura relacionada con la hidratación (y por consiguiente hasta que se haya alcanzado el nivel de hidratación apropiado para las presentes finalidades). La lechada de cemento parcialmente hidratada puede ser entonces pasada a un entorno de mezcla con bajo cizallamiento o mezcla en condiciones relativamente moderadas, tal como un mezclador de paletas, donde la espuma es combinada para formar el hormigón celular.

Las densidades en húmedo del hormigón celular deben ser muy estrechamente controladas si debe obtenerse la necesaria uniformidad del producto. Las densidades en húmedo preferidas son las que van desde aproximadamente 220 hasta aproximadamente 370 kg/m^{3} (desde 14 hasta aproximadamente 23 lbs./pie^{3}). Una densidad en húmedo actualmente preferida que ha sido usada para obtener una especificada resistencia progresiva a la compresión o "CGS" (como se ha definido anteriormente) que presentase una progresividad o gradiente de aproximadamente 60/80, es de aproximadamente 290 kg/m^{3} (18 lbs./pie^{3}).

Se deberá dejar que el curado del hormigón alveolar tenga lugar de forma tal que se vean reducidas las velocidades de pérdida de agua. Preferiblemente, tan sólo los efectos autodesecantes del curado serán los responsables de la mayor parte de la pérdida de agua. Esto puede lograrse moldeando elementos de hormigón celular en moldes de madera revestidos interiormente con plástico como material de revestimiento que también se extiende sobre el hormigón celular. La Fig. 6 es una ilustración simplificada de un molde de madera 90 con la parte superior abierta que es adecuado para ser usado en métodos según la invención. El molde 90 puede típicamente tener unas respectivas dimensiones de longitud y anchura interior de 2,4 x 1,2 m (8 por 4 pies) y una altura interior adecuada para el específico grosor del bloque que debe fabricarse usando el molde. Como se ilustra, está incluido y posicionado dentro del molde 90 un revestimiento interior de plástico 92 que cubre las superficies interiores y tiene una parte o partes que constituye(n) una cubierta para cubrir la superficie superior del hormigón celular introducido en el molde. La combinación del molde 90 y de un revestimiento interior 92 de plástico o de otro material adecuado permite que se logren unas condiciones de evaporación controlada durante el periodo de curado para la obtención de bloques detenedores producidos según la invención. Las condiciones de curado preferibles incluyen temperaturas ambientes que son cercanas a la temperatura normal del interior (de aproximadamente 21ºC (70 grados Fahrenheit)). El proceso de curado variará con los materiales y la mezcla, pero normalmente queda concluido en 21 días aproximadamente.

La construcción de un sistema que constituye un colchón detenedor puede ser llevada a cabo produciendo el hormigón celular en unas instalaciones de producción centrales o junto al sitio en el que deba ubicarse el colchón y vertiendo el hormigón al interior de moldes de dimensiones adecuadas para lograr la configuración geométrica deseada para el sistema. Sin embargo, en interés de la uniformidad de las características del material y del control de calidad global, se ha comprobado que es preferible moldear los elementos del conjunto del colchón usando moldes del tamaño apropiado y transportar a continuación los elementos al lugar de aplicación e instalarlos para formar toda la configuración del colchón. En este último caso, tales unidades o elementos, realizados en forma de bloques de tamaños predeterminados, pueden ser producidos y almacenados hasta que hayan sido concluidas las pruebas de control de calidad. Los bloques pueden ser entonces colocados en el lugar de instalación y pueden ser adheridos a la zona de seguridad de la pista de aeropuerto usando asfalto, lechada de cemento u otro adecuado material adhesivo, en dependencia de los materiales de construcción de la propia zona de seguridad.

En cualquier caso se aplica preferiblemente un material de revestimiento duro a las superficies al descubierto de cada bloque del colchón detenedor montado, para así obtener una superficie más resistente que no puede ser deformada tan fácilmente como la estructura principal del propio colchón, permitiendo que el mantenimiento sea llevado a cabo sin que la estructura principal se vea seriamente dañada por deformación. Un material de revestimiento duro preferido consta de hormigón alveolar en el que la densidad en húmedo es algo más alta, estando por ejemplo situada dentro de la gama de densidades en húmedo de aproximadamente 350-420 kg/m^{3} (de 22 a aproximadamente 26 lbs./pie^{3}).

A fin de aportar un contexto más amplio para la descripción de los bloques detenedores fabricados por métodos según la invención, se ilustra en las Figs. 1A, 1B y 1C un ejemplo de todo un sistema que constituye un colchón detenedor y ha sido realizado utilizando tales bloques. Como se muestra en la ilustración, el colchón detenedor incluye básicamente un primer tramo 52 que está montado a base de hileras transversales de bloques detenedores que tienen una primera resistencia progresiva a la compresión (como p. ej. una resistencia progresiva a la compresión que presenta una progresividad o gradiente de 60/80) y un tramo 54 que está montado a base de hileras de bloques detenedores que tienen una más alta resistencia progresiva a la compresión. Las figuras muestran que una hilera inicial de bloques detenedores tiene un grosor o altura de 23 cm (9 pulgadas), aumentando la altura de las hileras subsiguientes en incrementos de 2 cm (3/4 de pulgada). Determinadas hileras sucesivas de bloques detenedores en el tramo 54 tienen diferencias de altura incrementales de 7,5 cm (3 pulgadas). La combinación de la altura incrementalmente creciente y las distintas resistencias progresivas a la compresión da lugar a un creciente efecto de resistencia al avance para la deceleración de un avión que entra en el colchón detenedor. Se describe más detalladamente a continuación el colchón detenedor.

Haciendo referencia a la Fig. 2, está ilustrado en la misma un ejemplo de un bloque 70 de deceleración o detención de vehículos que está hecho de hormigón celular que puede ser fabricado por un método según la invención.

El bloque 70 es adecuado para usos tales como los sistemas que constituyen colchones detenedores de vehículos y son instalados al final de las pistas de aeropuerto para detener la marcha de un avión que haya rebasado el final de la pista, así como tipos similares de instalaciones destinadas a detener camiones u otros vehículos. En otras aplicaciones pueden usarse bloques u otros elementos de hormigón celular de distintos tamaños y configuraciones para detener el movimiento de varios tipos de proyectiles y otros objetos en movimiento.

Como se muestra en la Fig. 2, el bloque 70 detenedor de vehículos tiene en general una altura o grosor 72 que es menor que el margen de altura que deja la carrocería del vehículo que debe ser desacelerado. El bloque 70 puede ser por consiguiente posicionado en la trayectoria de un vehículo, tal como un avión, que debe ser desacelerado, con el objetivo de interactuar con el tren de aterrizaje (p. ej. con las ruedas) del avión, sin entrar directamente en contacto con el fuselaje. Como excepción a lo antedicho, cuando se pretenda usar los bloques para los de una variedad de aviones grandes y pequeños podrá no ser posible asegurar el margen de altura para el fuselaje de un avión de menor tamaño debido a la necesidad de contar con la deseada capacidad de deceleración para un avión de mayor tamaño. Según la invención, el bloque 70 se fabrica para que presente una resistencia progresiva a la compresión sin rebote que sea eficaz para desacelerar o enlentecer la marcha de una rueda de vehículo. Un objetivo importante pero secundario es el de lograr eso sin que ello redunde en una avería de la correspondiente estructura de soporte de las ruedas de proa del avión, de ser posible. Para alcanzar estos objetivos, el bloque 70 consta de un bloque autoestable y precurado de hormigón que tiene una densidad en seco que está situada dentro de una gama de densidades en seco de 190-350 kg/m^{3} (de 12 a 22 libras por pie cúbico (pcf)). Para ser usados en el montaje de un típico colchón detenedor de aviones tal como el que está ilustrado en las Figs. 1A, 1B y 1C, los bloques de hormigón celular pueden fabricarse con la forma que está ilustrada en la Fig. 2 con una anchura 74 uniforme (nominalmente de 1,2 m (4 pies)) y una longitud 76 (nominalmente de 2,4 m (8 pies)) y un grosor 72 (típicamente de 23-76 cm (de 9 a 30 pulgadas)) que puede variar en incrementos (típicamente de 2-7,5 cm (de 3/4 de pulgada a 3 pulgadas)) a fin de permitir la realización de configuraciones del colchón que discurran en pendiente ascendente de la parte anterior a la parte posterior y sean así capaces de producir aumentos incrementales predeterminados de las fuerzas de resistencia al avance.

Como se ilustra en la Fig. 2, el bloque detenedor 70 incluye dos ranuras transversales 78 y 80 que están configuradas para facilitar la manipulación y colocación del bloque. En una realización actualmente preferida, dos manguitos de plástico de 1,2 m (4 pies) de longitud y que tienen cada uno una abertura rectangular de aproximadamente 4 cm (1,5 pulgadas) de altura por 10 cm (4 pulgadas) de anchura son posicionados sobre la superficie interior del fondo de un molde de curado antes de que una lechada de hormigón celular sea introducida en el molde. En esta realización los manguitos quedan así integrados en el moldeo del bloque y quedan embebidos en el fondo del bloque detenedor resultante cuando el mismo es retirado del molde tras haber quedado concluido el curado. Los manguitos de plástico son de construcción económica y tan sólo tienen que ser lo suficientemente resistentes como para evitar el colapso durante la introducción y el curado del hormigón celular en el molde. Una vez curado, el bloque detenedor resultante 70 incluye las dos ranuras transversales 78 y 80 formadas estructuralmente en el bloque. Se apreciará que un bloque de hormigón celular relativamente liviano que puede tener unas dimensiones de 1,2 x 2,4 m (4 x 8 pies) por 20 cm (8 pulgadas) de grosor será una estructura relativamente frágil en lo que atañe a las operaciones de manipulación, traslado y colocación del bloque. Esto quiere decir que los intentos de coger el bloque sin actuar con la debida precaución pueden tender a ocasionar un agrietamiento o una fractura del bloque. Según la invención, el problema de la rotura queda reducido en gran medida, permitiéndose al mismo tiempo que los bloques sean fácilmente trasladados y colocados en un colchón detenedor. Las ranuras 78 y 80 están respectivamente situadas típicamente a poco más o menos un sexto de la longitud del bloque desde cada extremo. Entonces puede emplearse con facilidad para elevar, mover y transportar un bloque de un sitio a otro un vehículo del tipo de una carretilla elevadora de horquilla o un aparato de este tipo que tenga dos salientes apropiadamente dimensionados y distanciados que puedan ser introducidos en las ranuras 78 y 80. Pueden emplearse para obtener adecuadas ranuras transversales equiparables a las ranuras 78 y 80 los de una variedad de otros sistemas, tales como el uso de partes que constituyan salientes en relieve y queden en el molde.

Más en particular, el bloque 70 comprende hormigón celular formado a base de una combinación que incluye:

- una lechada de agua y cemento típicamente en una gama de proporciones de 0,5:1 a 0,6:1;

- una espuma preparada a base de agua y un agente espumante y que tiene típicamente una densidad que está situada dentro de la gama de densidades de 35- 42 kg/m^{3} (de 2,2 a 2,6 pcf); y

- un molde de curado dispuesto para proporcionar soporte tridimensional con evaporación controlada para una mezcla de lechada y espuma que tiene una densidad en mojado que está situada dentro de una gama de densidades en mojado de 220-370 kg/m^{3} (de 14 a 23 pcf).

Tal combinación resulta eficaz para proporcionar un bloque de deceleración de hormigón celular que tiene una resistencia continuamente progresiva a la compresión que está situada dentro de una gama de valores de 280-970 kPa (de 40 a 140 psi) dentro de al menos un 60 por ciento de su grosor. La específica resistencia progresiva a la compresión para un bloque determinado puede ser seleccionada o especificada para que quede situada dentro de una mucho más estrecha gama de valores, según sea apropiado para una determinada aplicación en particular, a base de especificar más particularmente los parámetros específicos dentro de las gamas de valores indicadas.

A fin de hacer que sea posible la fabricación de bloques detenedores de vehículos que tengan las resistencias progresivas a la compresión especificadas y repetibles para determinadas aplicaciones en particular y un alto grado de uniformidad de tal resistencia dentro de todo el hormigón celular que forma el bloque, los bloques de deceleración y más en particular los bloques detenedores de vehículos se hacen según lo deseable a base de materiales que satisfagan las especificaciones siguientes: La lechada de agua y cemento ha sido sometida a mezcla a alto cizallamiento y se ha permitido que la misma experimente una subida de temperatura relacionada con la hidratación del orden de 3-7ºC (de 5 a 12 grados Fahrenheit (F)) para alcanzar una temperatura de no más de 32ºC (89 grados F) antes de proceder a su mezcla con la espuma. En un método actualmente preferido se utiliza una subida de temperatura relacionada con la hidratación del orden de 3,5-4,5ºC (6 a 8 grados F) para alcanzar una temperatura máxima antes de la mezcla de no más de 31ºC (87 grados F).

Las Figs. 3, 4 y 5 ilustran bloques de hormigón celular que están fabricados según realizaciones de la invención y son susceptibles de ser usados en sistemas que constituyen colchones detenedores. El bloque de la Fig. 3 es un bloque compuesto que incluye una parte superior 100 de hormigón celular que tiene una deseada resistencia progresiva a la compresión y una capa inferior delgada 102 de hormigón celular u otro material más resistente para proporcionar mayor resistencia, particularmente durante el transporte y la instalación de los bloques. La Fig. 4 muestra un bloque de hormigón celular 104 que incluye dentro de su parte inferior elementos de refuerzo que están ilustrados en forma de un emparrillado de refuerzo hecho a base de una fibra adecuada, de un metal adecuado o de otro material adecuado. En otras realizaciones pueden usarse alambres, varillas u otras configuraciones de materiales adecuados. La Fig. 5 ilustra un bloque 108 de hormigón celular que contiene en su interior formas o piezas aplastables de otro material. Como se representa de forma algo idealizada, tal material puede comprender uno o varios de los miembros del grupo que consta de piezas regulares o irregulares de material compresible, esferas de vidrio o cerámica, objetos huecos de material y forma seleccionados u otras piezas adecuadas. Estas configuraciones del bloque pueden fabricarse a base de colocar los objetos en el interior de los moldes de moldeo o en el interior del hormigón celular húmedo, para que así queden embebidos en el bloque detenedor de vehículos. Se apreciará que los objetos o materiales que son añadidos al bloque quedarán típicamente posicionados cerca del fondo del bloque junto a la superficie del fondo (Figs. 3 y 4) o distribuidos en todo el bloque (Fig. 5). Por consiguiente, tales objetos o materiales tendrán un escaso efecto en la deceleración de un vehículo o de otro objeto, serán tomados en consideración para determinar la resistencia progresiva a la compresión, o ambas cosas.

Se apreciará que mientras que en el estado de la técnica se reconocían, por ejemplo, las potenciales ventajas de un colchón detenedor de aviones construido a base de un material alveolar, no se contaba con una adecuada formulación del hormigón celular. Así, si bien se contaba con hormigón celular para varios usos que requieren un peso liviano y al menos una mínima resistencia antes de producirse el fallo o el colapso del material, ni se requerían ni podían lograrse características de uniformidad de la resistencia y de la resistencia a la rotura por compresión dentro de una estrecha y previsible gama de valores y de manera continua dentro de una gama de grosores.

El método de esta realización permite formar un elemento de material detenedor que está caracterizado por presentar una resistencia progresiva a la compresión que sirve eficazmente para detener un objeto en movimiento sin destruir el objeto.

Mediante un ajuste de los parámetros relevantes, que pueden ser ajustados con precisión sobre la base de los resultados obtenidos, pueden obtenerse bloques detenedores de hormigón celular y otras formas de bloques de deceleración que tengan una uniformidad y unas resistencias progresivas a la compresión que sean apropiadas para los sistemas que constituyen colchones detenedores de aviones y para otros usos. Son típicamente apropiadas para alcanzar tales finalidades unas resistencias progresivas a la compresión que están situadas dentro de una gama de valores de 280-970 kPa (de 40 a 140 psi). Según la invención, se ha determinado que es adecuado para tales finalidades el hormigón celular fabricado para presentar una densidad en seco situada dentro de una gama de valores de 160-400 kg/m^{3} (de 10 a 25 pcf).

Definición de la "resistencia progresiva a la compresión" o "CGS"

Normalmente se entiende que la expresión "resistencia a la compresión" (no CGS) significa la cantidad de fuerza (convencionalmente medida en libras por pulgada cuadrada) que al ser aplicada según un vector normal a la superficie de una muestra normalizada hará que se rompa la muestra. En su mayoría los métodos de ensayo convencionales especifican el aparato de ensayo, los procedimientos de muestreo, las exigencias relativas a las probetas (incluyendo las exigencias en materia de dimensiones, moldeo y curado), las velocidades de carga y los requisitos relativos a la manera de llevar los correspondientes registros. Un ejemplo lo constituye la norma ASTM C 495-86 titulada "Método Normalizado para la Determinación de la Resistencia a la Compresión del Hormigón Aislante Liviano". Si bien tales métodos de ensayo convencionales son útiles cuando se diseñan estructuras que deben mantener la integridad estructural bajo condiciones de carga previstas (es decir, que deben tener al menos una resistencia mínima), el objeto de los sistemas que constituyen colchones detenedores es el de romperse de una manera especificada y previsible, produciendo con ello una fuerza resistente previsible y controlada al deformar el vehículo al hormigón celular (es decir, presentando una específica resistencia progresiva a la compresión). Así, tales ensayos convencionales se centran en determinar la resistencia hasta un punto de rotura, y no la resistencia durante la rotura por compresión. Dicho en términos más sencillos, el saber qué cantidad de fuerza quebrará una probeta de hormigón celular no responde la decisiva cuestión de qué cantidad de resistencia al avance o deceleración será experimentada por un vehículo que se desplaza por sobre un sistema que constituye un colchón detenedor. En contraste con una resistencia a la rotura "una vez" como en el estado de la técnica, para las presentes finalidades en los ensayos debe evaluarse un modo de rotura continua por compresión al ser una parte de una probeta comprimida continuamente hasta aproximadamente un veinte por ciento de su grosor original. En general no se ha contado anteriormente con equipos y métodos que fuesen adecuados para la realización de tales ensayos continuos como los que son apropiados para las presentes finalidades.

Debido a la amplia gama de variables que existen en los materiales y en la elaboración de los hormigones celulares, y a la envergadura dimensional y a los costes que intervienen en la construcción de colchones detenedores para la realización de ensayos, es imperativo contar con precisa información de ensayo para predecir la cantidad de fuerza resistente que una determinada variedad de hormigón celular, elaborado y curado de determinada manera, producirá al ser usada en un sistema que constituye un colchón detenedor. Desarrollando nueva metodología de ensayo para centrar los datos resultantes en la medición de la fuerza resistente que se produce durante la rotura continua por compresión de una probeta, en lugar de la simple "resistencia a la compresión" una vez, se han desarrollado nuevos aparatos y métodos de ensayo para poder efectuar ensayos fiables y confirmar los hormigones celulares que son apropiados como materiales y las variables del proceso de elaboración.

Fruto de ello se ha determinado que la fuerza de compresión que es necesaria para aplastar el hormigón celular hasta un 20 por ciento de su grosor original varía con la profundidad de penetración. Esta característica, que los presentes inventores denominan "resistencia progresiva a la compresión" o "CGS" debe ser especificada con precisión a fin de construir un colchón detenedor de vehículos que esté hecho a base de hormigón celular y tenga características de deceleración conocidas para enlentecer un avión en condiciones de seguridad. Así, un método de ensayo del tipo de los de penetración en el que la resistencia a la compresión de una probeta de hormigón celular es evaluada no aplicando una fuerza que rompa la probeta, sino de forma tal que se obtenga continuamente información sobre las fuerzas resistentes que son generadas al ser una cabeza palpadora que tiene una especificada superficie de contacto compresivo desplazada a través de un volumen de hormigón celular, es clave para obtener los datos que son necesarios para formular y usar hormigón celular en las aplicaciones en colchones detenedores. Así medida, la resistencia progresiva a la compresión variará dentro de una gama de valores con la profundidad de penetración, redundando en un valor de gradiente (tal como el de una resistencia progresiva a la compresión que presenta una progresividad o gradiente de 60/80), en lugar de ser un simple valor singular de rotura como en los ensayos anteriores.

A los presentes efectos, la expresión "resistencia progresiva a la compresión" (o "CGS") se usa para aludir a la resistencia a la compresión de un elemento de hormigón celular desde una superficie y continuando hasta una profundidad interna de penetración que puede típicamente ser de un 66 por ciento del grosor del elemento. Según ha sido definida, la resistencia progresiva a la compresión no corresponde a la resistencia a la compresión que es determinada utilizando los métodos de ensayo de las normas ASTM.

La Fig. 7 ilustra las características de resistencia progresiva a la compresión de una probeta de hormigón celular que es representativa de un bloque del tramo 52 de la Fig. 1, según determinación efectuada mediante ensayo. En la Fig. 7, la escala horizontal representa el porcentaje de penetración del palpador expresado en décimas del grosor o altura de la probeta. La escala vertical representa la fuerza compresiva del palpador expresada en libras por pulgada cuadrada (psi). Los datos de ensayo que son de interés están típicamente situados dentro de la gama de porcentajes de penetración que va desde el 10 hasta el 66 por ciento del grosor de la probeta. Los datos que quedan fuera de esta gama de porcentajes de penetración pueden ser menos fiables, produciéndose efectos de acumulación de material aplastado más allá de una penetración de aproximadamente un 70 por ciento.

Como se ilustra en la Fig. 7, la resistencia a la rotura del hormigón celular presenta un gradiente, aumentando la resistencia a la compresión con la profundidad de penetración. La línea trazada por los puntos A y B en la Fig. 7 representa una generalizada resistencia progresiva a la compresión que presenta una progresividad o gradiente de 60/80, es decir, una resistencia progresiva a la compresión que está caracterizada por el hecho de que la resistencia a la compresión varía pasando de ser aproximadamente de 410 kPa (60 psi) a ser de aproximadamente 550 kPa (80 psi) dentro de una gama de porcentajes de penetración que va del 10 al 66 por ciento. La media abarcando esta gama de valores es por lo tanto nominalmente igual a 480 kPa (70 psi) en el punto medio C. Las líneas D y E representan los límites del control de calidad, y la línea F representa los datos de ensayo reales registrados para una específica probeta de hormigón celular. En este ejemplo, una probeta para la cual los datos de ensayo dentro de una gama de porcentajes de penetración que va del 10 al 66 por ciento se mantienen dentro de las líneas D y E, que representan los límites del control de calidad, representa un bloque detenedor fabricado dentro de tolerancias aceptables. La Fig. 8 es una similar ilustración de las características de resistencia progresiva a la compresión de un bloque desacelerador que tiene una resistencia progresiva a la compresión que presenta una progresividad o gradiente de 80/100 y es nominalmente igual a 620 kPa (90 psi) al ser promediada dentro de una seleccionada profundidad de penetración (p. ej. dentro de una gama de porcentajes de penetración que va del 10 al 66 por ciento). A los presentes efectos, los vocablos "nominal" o "nominalmente" están definidos como vocablos que se refieren a un valor o una relación que está dentro de una tolerancia de aproximadamente más o menos un 15 por ciento del valor indicado o de la relación indicada. Los métodos y aparatos de ensayo que son adecuados para determinar la resistencia progresiva a la compresión están descritos en la solicitud que tiene el Nº de depósito 08/796.968 y ha sido presentada junto con la presente, teniendo un cesionario común.

El colchón detenedor de las Figs. 1A, 1B y 1C

Haciendo referencia a la Fig. 1 (que incluye colectivamente las Figs. 1A, 1B y 1C), está ilustrado en la misma un sistema que constituye un colchón detenedor de vehículos y utiliza elementos detenedores como los descritos anteriormente. Básicamente, el sistema de la Fig. 1 está construido a base de bloques premoldeados de hormigón celular que tienen dos distintas resistencias progresivas a la compresión y una variedad de distintos grosores, estando prevista su instalación al final de una pista de aeropuerto. La superficie subyacente 50 que soporta al sistema debería típicamente ser relativamente plana, lisa y horizontal (si bien deberá presentar una pendiente apropiada para satisfacer los requisitos en materia de evacuación de agua) y capaz de soportar al avión que sale de la pista. La superficie subyacente 50 deberá estar en buenas condiciones y deberá haber sido limpiada de manera satisfactoria para la colocación y unión del sistema que constituye el colchón detenedor. Para ilustrar los detalles verticales, las dimensiones verticales de las Figs. 1B y 1C están ampliadas en relación con las dimensiones de la Fig. 1A (p. ej., la anchura del colchón que está ilustrado en la Fig. 1A puede ser típicamente de 46 m (150 pies), mientras que el grosor máximo del colchón que se ilustra en las Figs. 1B y 1C puede ser típicamente de 76 cm (30 pulgadas)). Asimismo, ciertas dimensiones tales como el tamaño de los bloques están deformadas en aras de la claridad de ilustración (no ilustrándose, p. ej., los miles de bloques que están en realidad incluidos en un típico colchón detenedor).

Como se muestra, el sistema que constituye un colchón detenedor de vehículos y está ilustrado en la Fig. 1 incluye un primer tramo 52 que comprende un conjunto de bloques que tienen una primera resistencia progresiva a la compresión y una primera densidad en seco, y un segundo tramo 54 que comprende un conjunto de bloques que tienen una segunda resistencia progresiva a la compresión y una segunda densidad en seco. Como se muestra en la vista lateral en sección de la Fig. 1B, los tramos 52 y 54 se superponen parcialmente (en el que podría considerarse el tramo 52/54), indicando una línea engrosada la juntura en la que determinados bloques del tramo 52 están superpuestos a bloques del tramo 54 en una zona de transición. Los bloques del tramo 52/54 pueden de hecho ser bloques compuestos (es decir, bloques individuales que incluyan una parte 52 que tenga una primera resistencia progresiva a la compresión y también una parte 54 que tenga una segunda resistencia progresiva a la compresión). En otras realizaciones pueden apilarse para el tramo 52/54 bloques independientes que tengan distintas resistencias progresivas a la compresión.

Más en particular, los sistemas que constituyen colchones detenedores de vehículos y son del tipo que está ilustrado en la Fig. 1 incluyen al menos una primera hilera transversal de bloques (como p. ej. la hilera 52a) de hormigón celular que tiene una primera densidad en seco que está situada dentro de una gama de densidades en seco de 210-300 kg/m^{3} (de 13 a 18,5 libras por pie cúbico (pcf)). Cada uno de los bloques de la primera hilera 52a tiene una primera altura y está fabricado para ser verticalmente compresible hasta una altura de compresión (que es p. ej. típicamente de poco más o menos un 80 por ciento del grosor inicial). Estos bloques pueden fabricarse para que presenten una característica de resistencia progresiva a la compresión que presente una progresividad o gradiente de 60/80 como la representada en la Fig. 7. Como se muestra en las Figs. 1A y 1B, el primer tramo 52 incluye una pluralidad de hileras transversales adicionales que están ilustradas como las hileras 52b a 52n y están hechas de hormigón celular que tiene las mismas características básicas como las de los bloques de la hilera 52a, si bien dichos bloques difieren de hilera a hilera en una diferencia de altura incremental. Asimismo, como se ha señalado con respecto al tramo solapado 52/54, determinadas hileras de bloques tales como la hilera 52n están superpuestas a los bloques de la hilera 54d, consistiendo dicha superposición en la existencia de bloques compuestos o bien en la existencia de bloques apilados. En esta realización se utilizaron en el tramo 52 sucesivas variaciones de 2 cm (3/4 de pulgada) del grosor para así obtener características de inclinación o pendiente ascendente que redundan en unas gradualmente crecientes capacidades de detención de vehículos. En este diseño en particular fueron utilizadas en el tramo 54 correspondientes variaciones de 7,5 cm (3 pulgadas) del grosor.

Los sistemas que constituyen colchones detenedores del tipo ilustrado incluyen también al menos una hilera transversal 54g de bloques de hormigón celular que tiene una segunda densidad en seco que puede estar situada a un nivel más alto dentro de la misma gama de valores que está establecida en el caso de los bloques del tramo 52. Como se ilustra, la hilera transversal 54g está posicionada de manera que es paralela a la primera hilera transversal 52a y se encuentra situada hacia la parte posterior con respecto a la misma. La hilera 54g va a su vez seguida por una hilera transversal 54h cuya altura es incrementalmente mayor. Los bloques del tramo 54 están fabricados para ser verticalmente compresibles con una segunda resistencia progresiva a la compresión con respecto a la cual se especificará en general que debe ser superior a la resistencia progresiva a la compresión de los bloques del tramo 52. Estos bloques pueden ser fabricados para que presenten una característica de resistencia progresiva a la compresión que presente una progresividad o gradiente de 80/100 como la representada en la Fig. 8 y una densidad en seco que esté situada dentro de una gama de densidades en seco de 260-340 kg/m^{3} (de 16 a 21,5 pcf). En la realización ilustrada la primera hilera de bloques 54a del tramo 54 incluye tan sólo una única hilada o capa de la segunda resistencia progresiva a la compresión. Las sucesivas hileras del tramo 54 incluyen grosores crecientes del material que presenta la segunda resistencia progresiva a la compresión, hasta que los bloques del tramo 54 llegan a alcanzar toda la altura del colchón detenedor más allá del tramo 52. Las sucesivas hileras del tramo 54 presentan a continuación grosores crecientes en incrementos de 7,5 cm (3 pulgadas) antes de alcanzar la plena altura en una parte que alcanza el nivel posterior y comprende hileras del mismo grosor que continúan hasta la hilera posterior final 54n. Las hileras de altura incrementada, tales como la hilera 54n, pueden ser formadas a base de dos o tres bloques de reducido grosor superpuestos o de hileras de bloques individuales relativamente gruesos, en dependencia de las consideraciones relativas a la fabricación, a la manipulación y a la puesta en disponibilidad en el lugar de aplicación.

Como se muestra, el sistema que está ilustrado en la Fig. 1 incluye además una rampa inclinada de entrada 56 que está posicionada de una a otra parte del lado anterior de entrada de vehículos de la primera hilera transversal 52a. La rampa, que puede estar hecha de mezcla de asfalto o de otro material de tipo permanente, discurre en pendiente ascendente hasta alcanzar junto a los bloques de la hilera 52a una altura que es típicamente mayor que la altura de compresión de los bloques de la hilera 52a. En una realización en particular se usó una altura de la rampa de 3 pulgadas junto a bloques de 9 pulgadas que tienen una altura de compresión mínima estimada de los bloques de la hilera 52a. Puede usarse una altura de la rampa de 7,5 cm (3 pulgadas) junto a bloques de 23 cm (9 pulgadas) que tienen una altura de compresión mínima estimada de 4,5 cm (1,8 pulgadas). La rampa 56 sirve así para subir gradualmente para permitir el paso del vehículo a los bloques de la hilera 52a. Está también incluida en el sistema de la Fig. 1 una capa de revestimiento duro 62 que está realizada en forma de una capa protectora relativamente delgada de hormigón celular que cubre los bloques tanto del tramo 52 como del tramo 54 (y está representada por el límite más superior del colchón en la Fig. 1B). La capa de revestimiento duro 62 puede constar de una capa relativamente delgada de hormigón celular que tenga una densidad en seco más alta (que sea suficiente para soportar el peso de las personas que caminen sobre el colchón detenedor, por ejemplo) y puede estar cubierta por una pintura resistente a la intemperie o por un recubrimiento similar. La capa 62 es aplicada sobre el colchón detenedor después de haber sido todos los bloques de los tramos 52 y 54 posicionados y adecuadamente adheridos a la superficie de soporte 50.

Como se ilustra, el sistema que constituye el colchón detenedor tiene también asociadas al mismo una defensa contra residuos 58 y rampas 60 de entrada de vehículos de servicios. La defensa 58 puede estar hecha de chapa de aluminio relativamente liviana que sea adecuada para desviar las partículas que son expulsadas por el escape de los motores a reacción, etc., pero que sea lo suficientemente frágil como para ceder fácilmente a los neumáticos de un avión. Las rampas 60 se proporcionan y construyen para permitir que los vehículos de bomberos o de rescate del aeropuerto suban al colchón detenedor a fin de auxiliar a los pasajeros de un avión que haya quedado detenido dentro de los límites del colchón detenedor. Las rampas 60 pueden estar construidas a base de hormigón celular de la adecuada resistencia o de otro material adecuado.

En una típica instalación que constituya un colchón detenedor y sea adecuada para detener los de una variedad de tipos de avión en movimiento, los bloques del tramo 52 pueden tener típicamente un grosor que varíe en incrementos de 2 cm (3/4 de pulgada) desde 20 cm hasta 61 cm (desde 8 pulgadas hasta 24 pulgadas) y pueden presentar una resistencia progresiva a la compresión que presente una progresividad o gradiente de 60/80 y sea de promedio de 480 kPa (70 psi) dentro de una profundidad de penetración, como se ha descrito anteriormente. Los bloques del tramo 54 pueden en consecuencia tener grosores que varíen en incrementos de tres pulgadas desde 61 cm hasta 76 cm (desde 24 pulgadas hasta 30 pulgadas) y pueden presentar una resistencia progresiva a la compresión que presente una progresividad o gradiente de 80/100 y sea de promedio de 620 kPa (90 psi) dentro de una profundidad de penetración. En la fabricación de los bloques, los bloques del tramo 52 pueden hacerse a base de hormigón celular que tenga una densidad en húmedo que esté situada hacia la parte inferior de una gama de densidades en húmedo de aproximadamente 220-370 kg/m^{3} (de 14 a 23 pcf), siendo los bloques del tramo 54 fabricados a base de hormigón celular que tiene una densidad en húmedo que está situada hacia la parte superior de dicha gama de valores. Los bloques compuestos del tramo 52/54 constarían en consecuencia en parte de material que tendría una resistencia progresiva a la compresión que presentaría una progresividad o gradiente de 60/80 y en parte de material que tendría una resistencia progresiva a la compresión que presentaría una progresividad o gradiente de 80/100. En conjunto, los tramos 52 y 54 pueden tener una longitud total de 120 m (400 pies), una anchura de 46 m (150 pies) y unos grosores del extremo anterior y del extremo posterior de 23 cm (9 pulgadas) y 76 cm (30 pulgadas) respectivamente. Se comprenderá que para cualquier implementación específica de la invención el resultado que se logre será dependiente de las características de los materiales y del diseño del sistema detenedor según esté el mismo especificado y según sea el mismo fabricado a fin de alcanzar los objetivos que en materia de resultados estén identificados como específicos del lugar de aplicación. Los parámetros relativos a los materiales o sistemas para cualquier implementación específica están más allá del alcance de las presentes finalidades, y los valores específicos se indican tan sólo en calidad de ejemplos generales de las posibles magnitudes de los parámetros.

La naturaleza de un sistema que constituye un colchón detenedor de hormigón celular es tal que su construcción inherentemente consumirá una relativamente gran cantidad de tiempo y resultará costosa. Por consiguiente, es importante que el método y la información que sean utilizados para diseñar el sistema sean lo suficientemente fiables como para garantizar una correlación con el resultado y permitir preverlo en las condiciones reales de uso. La presente invención permite la fabricación de bloques detenedores de vehículos que sean adecuados para ser usados en sistemas que constituyan colchones detenedores de aviones y en aplicaciones en carreteras y pistas para automóviles, así como de otras formas de bloques de deceleración que sean adecuadas para las de una variedad de otras finalidades y aplicaciones relativas a la deceleración de objetos.

Si bien han sido descritas las realizaciones actualmente preferidas de la invención, será obvio para los expertos en la materia que pueden hacerse otras y adicionales modificaciones sin por ello salir fuera del alcance de la invención, y se pretende reivindicar todas las modificaciones y variaciones que quedan dentro del alcance de la invención según la definen las reivindicaciones.

Claims (9)

1. Método para formar un elemento de material detenedor caracterizado por una resistencia progresiva a la compresión que es eficaz para producir una deceleración limitada de un objeto en movimiento, comprendiendo dicho método los pasos de:

(a) formar una lechada de cemento y agua;

(b) preparar una espuma a base de agua y un agente espumante;

(c) mezclar dicha lechada y dicha espuma para obtener hormigón celular;

(d) colocar una parte de dicho hormigón celular en un molde (90) que es representativo de la forma de dicho elemento; y

(e) efectuar el curado de dicho hormigón celular bajo condiciones de evaporación controlada para obtener dicho elemento de material detenedor en una forma tridimensional autoestable adecuada para producir una deceleración de un objeto en movimiento;

estando el método caracterizado por el hecho de que se permite que dicha lechada experimente una subida de temperatura relacionada con la hidratación situada dentro de una gama de valores de 3 a 7ºC (de 5 a 12 grados F), para alcanzar una temperatura de la lechada de no más de 32ºC (89 grados F).

2. Método como el reivindicado en la reivindicación 1, en el que el paso (a) incluye la operación de proyectar dicha lechada en un chorro para inducir una mezcla a alto cizallamiento.

3. Método como el reivindicado en la reivindicación 1 o 2, en el que en el paso (a) dicha lechada es formada a base de agua y cemento cuya proporción está dentro de una gama de proporciones de 0,5:1 a 0,6:1.

4. Método como el reivindicado en cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en el que dicha lechada experimenta una subida de temperatura relacionada con la hidratación que está situada dentro de una gama de valores de 3,5-4,5ºC (de 6 a 8 grados F).

5. Método como el reivindicado en cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en el que en el paso (c) dicho hormigón celular tiene una densidad en húmedo que está situada dentro de una gama de densidades en húmedo de 220-370 kg/m^{3} (de 14 a 23 pcf).

6. Método como el reivindicado en cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, en el que en el paso (e) dicho hormigón celular tiene una vez curado una densidad en seco de 190-350 kg/m^{3} (12-22 pcf).

7. Método como el reivindicado en cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, que comprende adicionalmente el paso de incluir dentro de dicho molde piezas aplastables de un material (110) distinto del hormigón celular.

8. Método como el reivindicado en cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, que comprende adicionalmente el paso de incluir dentro de la parte inferior de dicho molde una capa de material (102) que tiene una resistencia superior a la que dicho hormigón celular tendrá después del curado.

9. Método como el reivindicado en cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, que comprende adicionalmente el paso de incluir dentro de la parte inferior de dicho molde uno o varios elementos de refuerzo (106).