MX2010010992A

MX2010010992A - Metodo para monitorear tixotropia en un tambor mezclador de concreto.

Info

Publication number: MX2010010992A
Application number: MX2010010992A
Authority: MX
Inventors: Ara A Jeknavorian; Kati Hazrati; Eric Koehler
Original assignee: Grace W R & Co
Priority date: 2008-04-07
Filing date: 2008-04-07
Publication date: 2010-11-05
Also published as: US8764272B2; WO2009126138A1; TW200942390A; BRPI0822499A2; EP2269059B1; US20110029134A1; EP2269059A1; CL2008003032A1; EP2269059A4; AR068550A1

Abstract

La invención proporciona un monitoreo de "tixotropía" al medir la reducción reversible dependiente del tiempo en la viscosidad que ocurre cuando el concreto se somete a mezclado y emplea un tambor mezclador y un equipo de monitoreo de asentamiento convencional como el que utilizan los camiones de concreto premezclado. En una modalidad, el tambor se hace girar hasta que el concreto se mezcla por completo; la velocidad se altera, tal como al aumentarla a un nivel predeterminado; y se monitorea la energía requerida para hacer girar el tambor (ER); se registra el valor máximo (ER-MAX) y valor mínimo (ER-MIN) en una memoria computarizada; y estos valores se comparan con valores predeterminados (objetivo). Los factores reológicos (que incluyen viscosidad, tensión por deformación y/o tixotropía) pueden ajustarse según corresponda al añadir un componente o componentes líquidos a la mezcla. Este método, adecuado para repartir concreto altamente fluido tal como SCC, puede implicar objetivos de reología de transporte y colocación durante el monitoreo.

Description

MÉTODO PARA MONITOREAR TIXOTROPÍA EN UN TAMBOR MEZCLADOR DE CONCRETO Campo de la Invención La presente invención se relaciona con la fabricación de concreto y, más particularmente, con un método para monitorear y controlar la tixotropía del concreto en un tambor mezclador.

Descripción de la Invención El monitoreo y control del "asentamiento" del concreto en camiones de reparto de concreto premezclado se han descrito en una serie de documentos de patente publicados, que se resumen en lo siguiente y se incorporan en la presente para referencia.

En la Patente Norteamericana 4,008,093, Kitsuda et al . describen que la propiedad de asentamiento de una mezcla de concreto puede controlarse al medir la energía eléctrica requerida para girar el tambor mezclador y dejar que el operador del camión ajuste el asentamiento añadiendo agua para mantenerlo dentro de cierto margen de asentamiento, lo que permite un transporte de concreto más prolongado en la mezcladora del camión.

En la Patente 5,713,663, Zandberg describe que el asentamiento del concreto puede controlarse al monitorear la torsión en el accionamiento hidráulico del tambor mezclador del camión y añadir de manera automática un componente líquido para ajustar la mezcla de concreto a una asentamiento deseado, según se detecta mediante una carga de torsión mínima en el tambor mezclador.

En la Patente Norteamericana 6,484,079, Buckelew et al .. describen que el control del asentamiento de Zandberg et al. puede monitorearse de manera remota. El estado del camión de reparto puede informarse y rastrearse utilizando transmisión inalámbrica y unidades de localización global.

En la Solicitud No. de Serie 09/845660 (Publicación No. US2002/0015354A1) , Buckelew describe que- el monitoreo continuo del asentamiento, utilizando sistemas de localización GPS, puede ayudar a detectar si el operador del camión o maestro de obras añadió agua para facilitar la dispersión del concreto (párrafos 0005-0006) . Esta adición no autorizada de agua puede perjudicar la mezcla de concreto al disminuir la resistencia a la compresión. Por lo tanto, Buckelew mostró que el asentamiento puede monitorearse varias veces durante el reparto y que los datos sobre el asentamiento pueden descargarse por transferencia inalámbrica en el sitio de instalación.

En la Solicitud Norteamericana No. de Serie 10/599130 (Publicación No. 2007/01856A1) , Cooley et al. describen un sistema para calcular e informar sobre el asentamiento en el tambor de un camión con un sensor hidráulico acoplado con el accionador hidráulico y un sensor de la velocidad de rotación conectado al tambor. Ambos sensores se conectan a un sistema de comunicación inalámbrica. Esto permite realizar modificaciones en la operación del camión durante el servicio de reparto.

El monitoreo del asentamiento de concreto implica calibrar los valores obtenidos del sensor hidráulico o eléctrico en un camión de mezclado y correlacionar estos valores de asentamiento obtenidos utilizando una prueba estándar de asentamiento en cono. En una prueba estándar de asentamiento en cono, se remueve un cono truncado de 30.4 cm (12 pulgadas) que contiene concreto fresco para permitir que el concreto caiga, y se mide la altura de la caída vertical del concreto (ASTM C143-05) .

Se cree que el asentamiento de una mezcla de concreto no proporciona una indicación precisa de su resistencia a la segregación. Esta resistencia a la segregación se refiere a la capacidad de la mezcla de concreto para unirse con consistencia uniforme, de modo que se evite la separación de los sólidos componentes. El concreto es una suspensión fabricada a partir de la mezcla de agua, cemento y un agregado (por ejemplo, arena, grava triturada) . El material más denso (usualmente el agregado) tiende a hundirse cuando se detiene el mezclado. El efecto de atornillamiento de las aspas o paletas montadas dentro del tambor giratorio del camión puede exacerbar la segregación al empujar el agregado en una dirección a lo largo del eje de rotación del tambor.

La segregación puede producir la reducción de la "capacidad de bombeo" de la mezcla de concreto (es decir, la capacidad para transportarla a través de un conducto a) así como su "capacidad de acabado" (es decir, la capacidad de proporcionar una superficie exterior lisa pero densa) . Por otro lado, es importante controlar la cohesión, de modo que no se vuelva excesiva, al punto de dificultar la capacidad de bombeo o de acabado.

En la Patente Norteamericana 6,227,039, Te ' eni afirma que "diferentes mezclas de concreto pueden mostrar igual viabilidad (asentamiento) cuando se miden con diferentes técnicas y, aún así, pueden poseer propiedades reológicas completamente distintas relacionadas con su conveniencia para aplicaciones requeridas con frecuencia", tales como el bombeo (col. 2, II. 14-20). Describe una unidad de detección de corte que tiene dispositivos vibratorios e inductores de corte y sensores para medir la tensión y aceleración (Figura 1; col. 6-7) . Un pistón empuja la caja de corte hacia abajo, lo que impulsa al concreto lateralmente fuera de los extremos abiertos de una caja de corte en forma de U, en donde múltiples sensores monitorean la resistencia al movimiento de la biela del pistón (col. 7, 1.59-col. 8, 1.9) . La caja de corte puede montarse dentro del tambor del camión para transmitir datos de manera inalámbrica a una planta de mezclado, de modo que pueda generarse un perfil reológico con base en la viabilidad, sensibilidad al estado de tensión, distribución de la tensión, sensibilidad al índice de corte, disminución de la vibración, capacidad de vibración, capacidad de bombeo, y deformabilidad (col. 8, II. 59-col . 9, II . 39) .

Sin embargo, montar el dispositivo de detección de la caja de corte en forma de U de Te 1 eni dentro del tambor mezclador de un camión de reparto de concreto parece problemático. El operador del camión necesitaría asegurarse de que la caja de corte estuviera sumergida en la mezcla de concreto, en lugar de estar ubicada de manera invertida dentro del tambor, sobre la mezcla de concreto, de modo que los sensores pudieran operar apropiadamente. Podría ser necesario que el operador del camión apagara el motor para asegurar que su vibración no interfiera con la operación de los sensores de vibración en la caja de corte. Además, durante el tránsito, la caja de corte tendería a ser aplastada por el tremendo peso del agregado, lo que generaría problemas de reparación. Tener una caja de corte que sobresale dentro del tambor mezclador también puede interferir con la operación de las paletas de mezclado en la mezcla de concreto.

De este modo, un objetivo de la presente invención es monitorear y controlar la reología de la mezcla de concreto durante el tránsito desde la planta de concreto premezclado (o centro de envío) al sitio de colocación (o vaciado) , utilizando el tambor mezclador del camión como un reómetro y el equipo de monitoreo disponible actualmente en la industria del concreto, sin tener que montar cajas en forma de U, además de otros dispositivos neumáticos o vibratorios dentro del tambor.

Otro objetivo de la presente invención es minimizar el número de factores reológicos que requieren valoración y evitar tener que analizar ciertos factores, tales como la reducción de vibración o la capacidad de vibración, en conjunto.

Un objetivo adicional de la presente invención es proporcionar un método para controlar la reología de concretos altamente fluidos, tales como el Concreto Auto-Compactado ("SCC") . El SCC es un concreto que puede fluir o consolidar su propia masa sin vibración. El SCC se llena de manera considerable, por lo general, alrededor de 70% de agregado en volumen, además de ser muy fluido. Debido a este alto grado de fluidez, (caracterizado como "flujo de asentamiento"), se mide el flujo horizontal (dispersión) en lugar de la caída vertical del concreto colocado en un cono de asentamiento (ASTM C 1611-05) . Por lo general, el SCC muestra un flujo de asentamiento de 18-32 pulgadas de asentamiento medido a través del método de asentamiento en cono .

La técnica anterior para calcular el asentamiento en una mezcladora de concreto no proporciona el cálculo o monitoreo del flujo de asentamiento. Además, no se considera que el uso de los asentamientos mencionados en el método con cono anterior para medir el flujo de asentamiento, proporcione un medio preciso para valorar el SCC u otras mezclas de concreto altamente fluido.

Por ende, es necesario un nuevo método para monitorear y controlar la reología de las mezclas de concreto en un camión mezclador de reparto de concreto.

Compendio de la Invención Al superar las desventajas de la técnica anterior, la presente invención proporciona un nuevo método para monitorear y controlar la tixotropía en tambores mezcladores de concreto, que incluyen aquéllos instalados en camiones mezcladores de reparto, lo que permite monitorear y controlar la tixotropía durante el transporte desde la planta hasta el sitio de colocación. El método puede utilizarse con equipo de monitoreo de asentamiento convencional en tales camiones de reparto, y se usa de preferencia para complementar el raonitoreo de asentamiento convencional. El nuevo método de la presente invención utiliza de manera inventiva la técnica de Amziane, Ferraris y Koehler en "Measurement of Workability of Fresh Concrete Using a Mixing Truck, " Journal of Research of the National Institute of Standards and Technology (Vol . 110, No. 1, Enero-Febrero de 2005, páginas 55-66), que se incorpora en la presente para referencia. Amziane et al. muestran que la tensión por deformación y viscosidad plástica son importantes para estudiar el comportamiento del flujo; y, además, que la energía (requerida para hacer girar el tambor) y el índice de corte (velocidad de rotación) pueden representarse en una gráfica, de modo que la pendiente de la curva resultante indique la viscosidad plástica, mientras que la intersección de la curva con un índice de corte igual a 0 indique la tensión por deformación. La presente invención emplea sistemas de monitoreo de asentamiento convencionales para monitorear un factor reológico conocido como " tixotropía . " Aunque "tensión por deformación" se refiere a la cantidad de fuerza de mezclado requerida para iniciar el flujo y "viscosidad plástica" se refiere a la resistencia del flujo una vez excedida la tensión por deformación, el término "tixotropía" se refiere a la reducción reversible y dependiente del tiempo en la viscosidad que ocurre cuando el concreto se somete a fuerzas de corte (por ejemplo, mezclado) . Cuando el concreto se encuentra en reposo, se forma una estructura interna tixotrópica mediante la unión interna del cemento hidratado y otras fuerzas . El resultado es una tensión por deformación altamente estática reflejada por la cantidad de energía requerida para comenzar a mezclar el material. Las fuerzas de mezclado trabajan para alterar la estructura tixotrópica, al reducir la resistencia al flujo, pero la estructura interna tixotrópica regresa cuando disminuyen las fuerzas de corte (mezclado) .

Un método ejemplar de la presente invención para monitorear tixotropía de una mezcla de concreto comprende: (A) hacer girar una mezcla de concreto o los componentes de una mezcla de concreto, en un tambor mezclador de concreto a una primera velocidad de mezclado (Si) para mezclar por completo los componentes de la mezcla de concreto o de otro modo mantener la mezcla de concreto en un estado completamente mezclado; y (B) medir la tixotropía de la mezcla de concreto al monitorear el cambio reversible y dependiente del tiempo en la viscosidad, que ocurre después de alterar la velocidad de rotación de la mezcla de concreto en el tambor mezclador al cambiar a otra velocidad (S2) que es diferente de Si (por ejemplo, de preferencia, S2 es mayor que Si) .

Un ejemplo del método de la invención implica medir energía después del incremento de velocidad. Este método ejemplar comprende, después de la etapa A, incrementar la velocidad del tambor mezclador a una velocidad S2 de mezclado constante más rápida, de modo que S2 sea por lo menos media revolución por minuto más rápida que Si; monitorear la energía requerida para hacer girar el tambor mezclador (ER) a la velocidad S2 constante hasta después de que ER se nivele con el tiempo; almacenar en una memoria computarizada (accesible por computadora) un primer valor que corresponde a la energía máxima requerida para hacer girar el tambor mezclador ( ER- AX) después de incrementar la velocidad de mezclado de Sx a S2 y también almacenar en una memoria computarizada un segundo valor que corresponde a la energía promedio requerida para hacer girar el tambor mezclador durante un período predeterminado, en donde la energía requerida para hacer girar de manera continua el tambor mezclador a una velocidad S2 constante comienza a nivelarse hasta un nivel mínimo (ER-MIN) después de disminuir a partir de ER-MAX; comparar tales valores de ER-MA y ER-MIN con por lo menos un conjunto de valores objetivo predeterminados almacenados en una memoria computarizada; y ajustar la tensión por deformación, viscosidad plástica o tixotropía de tal mezcla de concreto contenida en el tambor mezclador giratorio utilizando un componente líquido.

Por lo tanto, es posible medir la disminución general en la energía requerida para hacer girar el tambor mezclador después de incrementar la velocidad del tambor.

(Esto se denomina la variación de "atenuación de torsión" del método de la invención) . En consecuencia, es posible derivar un valor al tomar la diferencia entre (o la proporción de) ER-MAX y ER-MIN y al comparar este valor con márgenes de valores reológicos (objetivo) predeterminados almacenados en una memoria computarizada (por ejemplo, márgenes con base en las diferencias entre, o proporciones de, los valores de ER-MAX y ER-MIN predeterminados) .

Otro ejemplo preferido tiene que ver con medir energía requerida para hacer girar el tambor mezclador en cada uno de los períodos después de incrementar y después de disminuir la velocidad del tambor. Ésta se denomina una variación "trapezoide" , debido a que trazar los valores de ER resultantes contra la velocidad en una gráfica produce una forma trapezoide. Esta variación del método comprende, después de la etapa A, hacer girar el tambor mezclador a una velocidad más elevada (que la velocidad Si de mezclado en la etapa A) o con mayor preferencia, a velocidades constantes que se incrementan de manera gradual durante períodos específicos. Se determina la energía necesaria para hacer girar la mezcla de concreto (ER) en cada intervalo de velocidad. Estos valores de ER se almacenan en una memoria computarizada. (Si se representan en una gráfica bidimensional , estos valores de ER ilustran una primera curva de tensión en términos de ER en comparación con la velocidad) . La mezcla del concreto se hace girar a la misma velocidad más elevada y ER se calcula de nuevo durante el período específico, pero sólo después de que ER se ha nivelado. De nuevo, esta nivelación ilustra un aspecto de la tixotropía de la mezcla de concreto. En otras palabras, la mezcla provoca una descomposición de la estructura tridimensional formada debido a la tixotropía, lo que resulta en una menor resistencia al flujo para un índice de corte determinado (velocidad de mezclado) . Cuando se obtiene una resistencia mínima y constante al flujo para una velocidad de mezclado determinada, se altera la estructura tixotrópica creada. Con una reducción en el índice de corte (velocidad de mezclado), se restaura la estructura tixotrópica generada. Este procedimiento (en donde ER se calcula de nuevo para el período específico, pero sólo después de que ER se ha nivelado) se repite a diferente velocidad (esta vez, de preferencia a una velocidad más baja, en lugar de una velocidad más elevada) , de modo que pueda determinarse un segundo conjunto de valores de ER y estos puedan almacenarse en una memoria computarizada (y con mayor preferencia, una sucesión de velocidades reducidas progresivamente se utilizan y se miden en tales velocidades reducidas para el tiempo específico) . (Si se representan en una gráfica bidimensional , este segundo conjunto de valores de ER ilustra una segunda curva de tensión en términos de ER en comparación con la velocidad) . Un valor de tixotropía (que corresponde al área trapezoide entre las curvas de tensión cuando se traza en una gráfica) se compara con márgenes (objetivo) predeterminados almacenados en una memoria accesible por computadora.

De esta manera, otro método ejemplar de la invención para monitorear reología de concreto comprende: hacer girar una mezcla de concreto o los componentes de una mezcla de concreto, en un tambor mezclador de concreto a una primera velocidad de mezclado (Si) para mezclar por completo los componentes de la mezcla de concreto o, de otro modo mantener la mezcla de concreto en un estado completamente mezclado; hacer girar tal mezcla de concreto a una primera velocidad constante de tambor (Si) y por lo menos a una velocidad más elevada (S2) durante períodos específicos para determinar la energía necesaria para hacer girar la mezcla de concreto (ER) en cada velocidad; almacenar tal primer valor de energía determinado (ERi) y los segundos valores de energía (ER2) en una memoria computarizada; hacer girar tal mezcla de concreto a S2 para determinar un tercer valor de energía (ER3) para un período específico, pero sólo determinar el tercer valor de energía (ER3) después de la nivelación de ER (con lo qüe se indica la tixotropía de la mezcla de concreto) y almacenar ER3 en una memoria computarizada; hacer girar tal mezcla de concreto a una velocidad (S3) diferente a (y este tiempo de preferencia es menor que) S2 para determinar un cuarto valor de energía (ER4) para un período específico, pero sólo determinar un cuarto valor de energía (ER4) después de la nivelación de ER (con lo que se indica que la mezcla de concreto ha alcanzado una resistencia mínima al flujo para una velocidad de mezclado determinada) y almacenar ER4 en una memoria computarizada; comparar los valores reológicos relativos (en términos de cuando menos dos valores seleccionados de tensión por deformación, viscosidad plástica y tixotropía) con base en tales valores de ERi, ER2, ER3, y ER4, determinados con valores predeterminados (en términos de cuando menos dos valores seleccionados de tensión por deformación, viscosidad plástica y tixotropía) almacenados en una memoria computarizada; y ajustar la reología de tal mezcla de concreto utilizando un componente líquido.

Los métodos de la presente invención son adecuados para controlar la reología del concreto en vehículos de reparto (por ejemplo, camiones) que tienen un tambor mezclador y equipo de monitoreo de asentamiento automático y dispersión de líquido. La tixotropía, así como el asentamiento y otros valores reológicos pueden ajustarse de manera automática y mantenerse en márgenes (objetivo) predeterminados. La invención es adecuada para concreto altamente fluido, tal como concreto auto-compactado (SCC) . De manera ideal, el SCC posee una tensión por deformación baja, de modo que fluye y se compacta con su propia masa; pero su tensión por deformación estática, cuando disminuyen las fuerzas de mezclado, deben permitir que resista la segregación y soporte de manera parcial su propio peso, lo que reduce las fuerzas laterales transmitidas al encofrado (molde) . En la colocación, es deseable que el SCC tenga un flujo de asentamiento de 45.7-81.2 centímetros (18-32 pulgadas) ; pero, durante el transporte, su alta fluidez puede dar pie a salpicaduras en caminos accidentados o elevados, lo que provoca pérdida del material (a través de la abertura del tambor mezclador) y falta de precisión en el monitoreo del asentamiento .

Por lo tanto, resulta útil disminuir el asentamiento durante el transporte a entre 0-27.9 centímetros (0-11 pulgadas) (prueba en cono) y emplear el método de monitoreo de tixotropía de la presente invención. En cierto punto durante el reparto, se toma la decisión de incrementar el asentamiento y monitorear la tixotropía para confirmar que cumple con un "perfil de colocación" (por ejemplo, para SCC) . Por lo tanto, los métodos ejemplares comprenden convertir el modo del sistema de monitoreo de camiones de una reología de tránsito (objetivo) predeterminada a una reología de colocación. El punto de conversión puede determinarse al considerarse la temperatura (ambiente y del concreto) , humedad, proporciones de la mezcla de concreto, tiempo de descarga, tiempo requerido para convertir reología de tránsito a reología de colocación, naturaleza del terreno (por ejemplo, si es liso, accidentado, elevado) y otros aspectos (por ejemplo, tiempo calculado de llegada utilizando GPS) .

En particular, para aplicaciones con FCC, es deseable asegurar que los factores reológicos (tensión por deformación, viscosidad plástica y tixotropía) se monitoreen, debido a que evitar la segregación durante el transporte es importante para evitar la segregación al colocar el SCC (descargado) en el encofrado.

Las ventajas y características adicionales de la invención pueden describirse a continuación en la presente.

Breve Descripción de los Dibujos Las ventajas y características adicionales de la presente invención pueden comprenderse con facilidad al considerar la siguiente descripción detallada de las modalidades preferidas en combinación con los dibujos anexos, en donde la Figura 1 es una ilustración de una gráfica compuesta la Figura 2 es una ilustración de una gráfica de un aspecto de un método ejemplar de la invención, en donde la velocidad de rotación de un tambor mezclador que contiene una mezcla fresca de concreto aumenta en incrementos durante períodos ; la Figura 3A es una ilustración de una gráfica de un método ejemplar de la invención, en donde la energía requerida para hacer girar el tambor mezclador que contiene una mezcla fresca de concreto se mide de manera continua a una primera velocidad de rotación constante (Si) para un período continuo; la Figura 3B es la ilustración de una gráfica del método ejemplar de la Figura 2A, en donde la velocidad de rotación del tambor mezclador se incrementa a una velocidad de rotación constante más elevada (S2) y la energía requerida para hacer girar el tambor mezclador que contiene la mezcla fresca del concreto se mide para un segundo período continuo (según se designa en ER2) y luego se destruye la estructura tixotrópica creada de la mezcla, según se indica al nivelar la energía (ER3) , que se calcula durante un período continuo subsiguiente; la Figura 3C es la ilustración de una gráfica del método ejemplar de la Figura 2B, en donde la velocidad de rotación (S3) disminuye (del nivel S2 a Sx) y la energía requerida para hacer girar el tambor mezclador (ER) se monitorea hasta que comienza a nivelarse con el tiempo (de nuevo, indica que la mezcla ha alcanzado una resistencia mínima al flujo para la velocidad de mezclado determinada) y luego se mide (ER ) durante otro período continuo; y la Figura 4 es la ilustración de una gráfica del método de las Figuras 3A-3C en donde los valores de ER1, ER2, ER3 y ER4 de energía para hacer girar el mezclado que contiene la mezcla de concreto, se trazan contra una velocidad de rotación del tambor (índice de corte) , con lo que se revela un trapezoide, cuya área proporciona una indicación de la característica tixotrópica de la mezcla de concreto; la Figura 5 es una gráfica que representa un margen óptimo de parámetros reológicos, en donde puede proporcionarse la reología correcta en la colocación (designada en C y D dentro de un "cuadro de viabilidad" que rodea C y D) al utilizar el método de la presente invención, en donde se dosifican aditivos en la cantidad apropiada y en los tiempos apropiados, mientras que puede obtenerse una reología inapropiada en la colocación (designada en A y B) sin ningún aditivo (por ejemplo, A) o con un aditivo (por ejemplo, B) si se utilizan las cantidades y/o tiempos inapropiados ; las Figuras 6-7 son gráficas que ilustran los múltiples pronósticos de reología con el tiempo, con base en el uso de diferentes aditivos en diferentes tiempos; la Figura 8 es un diagrama de flujo que muestra un sistema ejemplar para monitorear y controlar reología del concreto en un reparto de concreto en el que puede implementarse el método de la invención; la Figura 9 es un diagrama de flujo que ilustra un sistema de manejo y optimización de mezclas de concreto convencional en el que se emplea un método ejemplar de la invención para monitorear la reología de las mezclas de concreto; y la Figura 10 es una ilustración de una gráfica de un "cuadro de viabilidad" o perfil reológico (objetivo) predeterminado .

Descripción Detallada de las Modalidades Ejemplares Se contempla que los métodos de la invención para controlar la energía de mezclas se concretó durante la operación de reparto de la planta por lotes o centro de distribución central y al sitio de colocación (por ejemplo, el sitio de construcción donde se descarga la mezcla desde el camión) puedan realizarse utilizando sistemas de control de asentamiento disponibles a nivel comercial para camiones de reparto de concreto. Tales mezclas de concreto contienen de manera convencional un ligador de cemento que puede hidratarse (tal como cemento portland ordinario) , ceniza suelta, escoria de alto horno granulada, yeso o una mezcla o mezclas de los mismos) , una porción de agregado (arena, piedra o grava triturada y, por lo general, ambas) , agua (para hidratar el ligador) y una o más combinaciones químicas (tales como agentes de reducción de agua o agentes de reducción de agua de alta concentración, agentes modificadores de viscosidad, inhibidores de corrosión y similares) . Los camiones de mezclado de reparto de concreto que tienen equipo de monitoreo y control de asentamiento, tal como sensores hidráulicos o eléctricos para medir la energía para hacer girar el tambor mezclador, sensores de velocidad para medir la velocidad de rotación, sensores de temperatura para monitorear la temperatura atmosférica, así como también la temperatura de la mezcla y equipo de dispersión, así como las unidades de procesamiento computarizadas para monitorear las señales provenientes de los sensores y activar el equipo de suministro se conocen en la actualidad relativamente bien en la industria.

Por ejemplo, tales sistemas de control de asentamiento, que pueden utilizarse en combinación con sistemas de comunicación inalámbrica, se describen en las Patentes Norteamericanas 5,713,663 y 6,484,079 y la US No. de Serie 09/845,660 (publicación no. 2002/0015354A1) y 10/599,130 (publicación no. 2007/01856A1) , como se menciona en lo anterior en los antecedentes y se incorpora en la presente para referencia. Otro sistema ejemplar para monitorear y controlar utilizando comunicaciones inalámbricas en combinación con sensores para monitorear varias propiedades físicas de la mezcla de concreto, se muestra también en la Patente Norteamericana 6,611,755 de Coffee, que se incorpora en la presente para referencia.

Existe hardware y software para monitorear y controlar el asentamiento en camiones de reparto de concreto a nivel comercial de RS Solutions con la marca READYSLUM®.

También debe observarse aquí que muchos sistemas de control de asentamiento disponibles a nivel comercial, sino es que la mayoría, requieren que el conductor ajuste de manera manual la velocidad del tambor. Sin embargo, es preferible emplear sistemas de control de velocidad de bucle cerrado. En otras palabras, la velocidad de rotación del tambor se selecciona, monitorea y controla de manera automática por una computadora, con el fin de minimizar la participación y los errores humanos (y también permitir que el conductor preste atención mientras conduce. Por lo tanto, los métodos ejemplares de la invención comprenden el uso de sistemas de control de velocidad de bucle cerrado para controlar la velocidad de rotación del tambor mezclador de concreto .

Las gráficas yuxtapuestas en la Figura 1 ilustran un método ejemplar de la presente invención (a la que en lo anterior se ha denominado variación de "atenuación de torsión") para monitorear la tixotropía de una mezcla de concreto en términos de medir la energía requerida para hacer girar la mezcla de concreto (ER) con el tiempo (gráfica superior) , asi como la velocidad del tambor (S) con el tiempo (gráfica inferior) . Las gráficas se yuxtaponen de modo que sea posible visualizar la energía y el incremento de la velocidad del tambor de forma simultánea y realizar una comparación con el tiempo.

El método ejemplar comienza al hacer girar la mezcla de concreto o los componentes de una mezcla de concreto, en un tambor mezclador de concreto a una primera velocidad de mezclado (Si) para mezclar por completo los componentes de la mezcla de concreto o, de otro modo, para mantener la mezcla de concreto en un estado completamente mezclado, como se comprueba con una fluctuación mínima o nula de ER entre t0 y ti (gráfica superior) . Como se menciona, los componentes de la mezcla de concreto incluyen componentes líquidos (por ejemplo, agua, combinaciones químicas tales como reductores de agua de alta concentración (HRWR) y agentes modificadores de viscosidad (VMA) ) , que se añaden en la planta de mezclado en el camión de mezclado y luego se añaden mediante equipo de dispersión de líquido automático en un camión de reparto de concreto durante la operación de reparto. El objetivo de mezclar es asegurar que los componentes de concreto se mezclen por completo; o, en otras palabras, la mezcla y/o componentes se introducen en el tambor mezclador, que se hace girar hasta obtener una consistencia de pasta uniforme. Aunque esto puede realizarse empíricamente, la confirmación de la mezcla completa se realiza de preferencia al hacer girar el tambor mezclador a una velocidad constante mientras que se mide la energía requerida para hacer girar tambor (ER) hasta obtener una fluctuación mínima predeterminada de ER con el tiempo.

Como se muestra en la gráfica inferior de la Figura 1, la velocidad del tambor entre t0 y ti es Si, que se incrementa a S2 en ti. Como se muestra en la gráfica superior, la tixotropía se monitorea al medir el cambio reversible dependiente del tiempo en la viscosidad que ocurre después de ti. Se observa que ER aumenta (que corresponde a la cantidad de estructura interna tixotrópica en la mezcla de concreto correspondiente a S2) hasta que ER alcanza un máximo (ER-MAx) después de ello, ER comienza a disminuir y, finalmente, a "nivelarse" (ER-MiN) . Este valor de ER se almacena en una memoria computarizada (accesible por computadora) y corresponde a la energía máxima requerida para hacer girar el tambor mezclador (ER-MAX) después de incrementar la velocidad de mezclador de Si a S2. El sistema continúa monitoreando ER y almacena en una memoria computarizada un segundo valor que corresponde a la energía promedio requerida para hacer girar el tambor mezclador durante un período predeterminado, en donde la energía requerida para hacer girar de manera continua el tambor mezclador a una velocidad constante S2, comienza a nivelarse en un nivel mínimo (ER-MiN) · Los valores de ER-MAx y ER-MiN derivados se comparan después con por lo menos un conjunto de valores (objetivo) predeterminados almacenados en una memoria computarizada . Esto puede realizarse al tomar la diferencia entre ER-MAX y ER- MIN y comparar el valor de diferencia con un margen de valores de diferencia predeterminados (por ejemplo, ER-MAX menos ER-MIN) almacenados en una memoria computarizada; o al tomar la proporción de ER-MAX y ER- IN y comparar este valor de proporción con un margen de valores de proporción predeterminados (por ejemplo, ER-MA/ER-MIN) almacenados en una memoria computarizada.

Si el valor derivado para la diferencia entre o proporción de ER-MAX y ER-MIN no caen dentro del margen de valores (objetivo) predeterminados, entonces la invención también implica ajustar la reología al utilizar un componente líquido (por ejemplo, agua, un reductor de agua de alta concentración, un agente modificador de viscosidad) para lograr que la reología del concreto esté dentro del margen reológico (objetivo) predeterminado.

Se mencionó en lo anterior que medir la tixotropía es por lo general más rápido después de incrementar la velocidad, debido a que se requiere menos tiempo para descomponer la estructura interna tixotrópica que para generarla de nuevo al nivel correspondiente a la primera velocidad de mezclado particular. Al medir la tixotropía después de incrementar la velocidad (variación de "atenuación de torsión"), es posible, por ejemplo, incrementar la velocidad por media revolución del tambor mezclador por minuto (rpm) . Sin embargo, para mayor precisión, puede ser recomendable incrementar la velocidad por lo menos uno y con mayor preferencia 2 rpm o más. Al medir la tixotropía después de disminuir la velocidad, es preferible disminuir la velocidad de rotación por lo menos 2 y con mayor preferencia 3 rpm para incrementar la precisión al detectar y calcular los valores de ER-MIN que corresponden a la velocidad particular a la que gira el tambor mezclador.

De esta manera, un método ejemplar de la invención para medir energía después de los incrementos en la velocidad revela la característica de "atenuación de torsión" de este tipo de monitoreo de tixotropía. Este método ejemplar comprende, hacer girar una mezcla de concreto o los componentes de una mezcla de concreto, en un tambor mezclador de concreto a una primera velocidad de mezclado (Si) para mezclar por completo los componentes de la mezcla de concreto o, de otro modo, mantener la mezcla de concreto en un estado completamente mezclado) ; luego incrementar la velocidad del tambor mezclador a una velocidad de mezclado constante más rápida S2/ de modo que S2 sea por lo menos media revolución por minuto (rpm) y con mayor preferencia por lo menos una rpm más rápida Si; monitorear la energía requerida para hacer girar el tambor mezclador (ER) a una velocidad S2 constante hasta después de la nivelación de ER con el tiempo; almacenar en una memoria computarizada un primer valor que corresponde a la energía máxima requerida para hacer girar el tambor mezclador (ER -MAX) después de incrementar la velocidad de mezclado de Si a S2 y también almacenar en memoria computarizada un segundo valor que corresponde a la energía promedio requerida para hacer girar el tambor mezclador durante un período predeterminado, en donde la energía requerida para hacer girar de manera continua el tambor mezclador a una velocidad S2 constante comienza a nivelarse desde un nivel mínimo (ER-MIN) después de disminuir de ER-MAx; comparar tales valores de ER-MAX Y ER-MIN con por lo menos un conjunto de valores objetivo predeterminados almacenados en una memoria computarizada; y ajustar la tensión por deformación, viscosidad plástica y/o tixotropía de tal mezcla de concreto contenida en el tambor mezclador giratorio utilizando un componente líquido (por ejemplo, agua, un reductor de agua de alta concentración, y agente modificador de viscosidad) .

Otro método ejemplar de la invención para monitorear y controlar la tixotropía de mezclas de concreto implica incrementar y disminuir las velocidades de rotación del tambor mezclador.

Como se muestra en la Figura 2, el método implica hacer girar un tambor mezclador a varias velocidades durante periodos para mezclar por completo los componentes de la mezcla de concreto o, de otro modo, mantener la mezcla de concreto en un estado completamente mezclado, como se indica por una fluctuación mínima o nula de ER con el tiempo. De preferencia, los incrementos y disminuciones de velocidad se realizan de manera gradual, como se ilustra en la gráfica de la Figura 2. Como se- muestra en las Figuras 3A-3B, la energía (ER) requerida para hacer girar el tambor mezclador se monitorea en estos diversos cambios de velocidad.

Por lo tanto, con referencia a las Figuras 2 y 3A- 3B, se describe otro método ejemplar de la invención en donde se realizan mediciones de energía después de incrementar y también después de disminuir la velocidad del tambor mezclador. Esta variación ("trapezoide") comprende hacer girar un tambor mezclador que contiene una mezcla de concreto (completamente mezclada) a una primera velocidad constante (Si) durante un período específico y medir la energía requerida para hacer girar (ER) el tambor a la velocidad constante. La velocidad se eleva, de preferencia por lo menos media rotación por minuto (rpm) y con mayor preferencia por lo menos una rpm completa; y ER se mide de nuevo durante un período específico (Figura 3A) . De preferencia, esto se realiza de manera progresiva en una o más etapas, de modo que pueda determinarse un valor de ER durante un período específico (ER2, Figura 3B) una vez que la configuración cambia a la velocidad más alta (S2) y luego durante un período específico una vez que la energía requerida para hacer girar el tambor mezclador se ha nivelado durante un período (ER3 en la Figura 3B) a S2. La velocidad cambia (de preferencia, disminuye en lugar de aumentar) de manera gradual a S3 (que es diferente a S2, pero con mayor preferencia es igual a S2) y la energía requerida para hacer girar el tambor también se mide una vez que la energía requerida para hacer girar el tambor mezclador se nivela durante un período (ER4) Figura 3C) a la velocidad disminuida (S3) .

De manera opcional, pueden utilizarse uno o más incrementos de velocidad entre Si y S2, como se ilustra en la Figura 2 para generar más puntos de datos de energía/velocidad entre ER1 y ER2 como se ilustra en la Figura 4. Puede ser deseable realizar esto para obtener una primera curva de tensión más precisa.

Como se indica en la Figura 3B, la energía requerida para hacer girar el tambor mezclador se monitorea al incrementar la velocidad de rotación a S2 y se mide durante otro período específico una vez que la mezcla de concreto ha alcanzado una resistencia mínima al flujo para la velocidad de mezclado determinada debido a la descomposición de la estructura interna tixotrópica, como se indica por la porción más o menos plana designada en ER3. La energía promedio requerida para hacer girar el tambor durante este tercer período se traza como un punto (ER3) en el cuadro de energía comparada con la velocidad del tambor de la Figura 4.

Como se indica en la Figura 3C, la velocidad de rotación del tambor cambia y, de preferencia, esto se realiza al disminuir la velocidad de S2 a S3. La energía requerida para hacer girar el tambor a S3 se monitorea durante otro período específico, una vez que la velocidad disminuye de S2 a S3 y luego durante otro período específico después de que la mezcla de concreto ha alcanzado una resistencia constante al flujo para la velocidad de mezclado determinada debido a la descomposición de la estructura tixotrópica generada, como se indica por la porción más o menos plana designada en ER4. La energía promedio requerida para hacer girar el tambor durante este cuarto período se traza (ER4) en el cuadro de energía comparada con la velocidad del tambor de la Figura 4.

Como se ilustra en la Figura 4, los cuatro puntos ERI, ER2, Er3 y ER4 ilustran una forma de cuatro lados que apenas se asemeja a un trapezoide. Este trapezoide define un área que corresponde a la tixotropía de la mezcla de concreto en el tambor mezclador del camión de reparto. La mezcla de concreto puede monitorearse y controlarse, por lo tanto, utilizando equipo de control de asentamiento convencional disponible en los camiones de reparto de concreto premezclado, al determinar el valor de tixotropía del concreto en el tambor y comparar éste con un margen de tixotropía predeterminado de valores almacenados en una memoria computarizada y luego ajustar la reología de la mezcla de concreto como corresponda, al añadir el aditivo líquido (agua, combinaciones química) , de modo que el valor tixotrópico determinado se ajuste a los márgenes tixotrópicos predeterminados deseados almacenados en la memoria computarizada .

Un método ejemplar de la invención para monitorear reología del concreto en un tambor mezclador de un camión de reparto, comprende de este modo: (A) mezclar dentro de un tambor giratorio de un camión de reparto una mezcla de concreto hasta el punto en que la mezcla de concreto se mezcle por completo; (B) hacer girar la mezcla de concreto a una primera velocidad constante del tambor (??) y por lo menos a una velocidad más elevada (S2) durante períodos específicos para determinar la energía necesaria para hacer girar la mezcla de concreto (ER) en cada velocidad; (C) almacenar el primer valor de energía determinado (ER1) y el segundo valor de energía (ER2) en una memoria computarizada; (D) hacer girar la mezcla de concreto a S2 para determinar un tercer valor de energía (ER3) durante un período específico, pero determinar el tercer valor de energía (ER3) sólo después de la nivelación de ER, con lo que se indica que la mezcla de concreto ha alcanzado una resistencia mínima al flujo para la velocidad de mezclado determinada debido a la descomposición de la estructura tixotropica generada y almacenar ER3 en una memoria computarizada (E) hacer girar la mezcla de concreto a una velocidad (S3) diferente a (y de preferencia menor que) S2 para determinar un cuarto valor de energía (ER ) durante un período específico, pero determinar el cuarto valor de energía (ER4) sólo después de la nivelación de ER (lo que indica que la mezcla ha recuperado cierta fluidez) y almacenar ER4 en una memoria computarizada; (F) comparar por lo menos dos valores integrados de tensión por deformación, viscosidad plástica y tixotropía con base en los valores determinados de ERi, ER2, ER3 y ER4 con por lo menos dos márgenes predeterminados correspondientes de valores de tensión por deformación, viscosidad plástica y tixotropía almacenados en una memoria computarizada; y (G) ajustar la reología de la mezcla de concreto utilizando un componente líquido distribuido en el camión para hacer que la reología corresponda a por lo menos dos márgenes predeterminados de tensión por deformación, viscosidad plástica y/o tixotropía.

En métodos ejemplares adicionales de la invención, pueden repetirse las etapas (B) a (G) y los valores a bordo de tensión por deformación, viscosidad plástica y/o tixotropía con base en tales valores determinados de ERi, ER2, ER3 y ER4 en la etapa (F) puede compararse con valores predeterminados de tensión por deformación, viscosidad plástica y/o tixotropía que corresponde a cada uno del perfil reológico de transporte o el perfil reológico de colocación, según pueda desearse.

En otros métodos ejemplares, se determina por lo menos un valor de ER adicional durante un período específico a una velocidad mayor que Si, pero menor que S2 y, de manera similar, para la parte del método en la que disminuye la velocidad de S2 a S3, pueden utilizarse disminuciones graduales adicionales en la velocidad de rotación y los valores de energía de rotación adicionales (ER) pueden determinarse durante períodos específicos una vez que ER se ha nivelado, lo que indica que la mezcla de concreto ha alcanzado una resistencia mínima al flujo para la velocidad de mezclado determinada debido a la descomposición de la estructura tixotrópica generada.

Puede observarse aquí, con referencia a la Figura 4, que la pendiente de la curva de tensión entre ER4 y ER3 puede utilizarse para calcular un valor para la viscosidad plástica (designada como "V") mientras que la intercepción de la pendiente con el eje vertical que designa al valor de "energía" proporciona un valor para la tensión por deformación (designada en "Y") de la mezcla de concreto en el tambor. Se cree que la determinación de la viscosidad plástica y la tensión por deformación se monitorean con mayor precisión utilizando datos derivados de la porción del método de "trapezoide" mencionado en lo anterior en el que se mide la energía después de una duración a la velocidad constante o después de una disminución en la velocidad, debido a que las mediciones de energía comparadas con tiempo no se verán afectadas por una modificación en la energía requerida después de los incrementos de velocidad (véase, por ejemplo, ER-MAX en la Figura 1) . También es posible calcular un estimado del flujo de asentamiento a partir de las mediciones de los valores para la tensión por deformación y viscosidad plástica.

En cualquier caso, un método ejemplar de la invención comprende determinar valores para viscosidad plástica, para tensión por deformación o ambas, así como determinar un valor para la tixotropía de la mezcla de concreto; comparar el valor de tixotropía determinado y por lo menos uno del valor de viscosidad plástica, valor de tensión por deformación o ambos, con valores predeterminados almacenados en una memoria computarizada . Como se explicará además a continuación en la presente, la reología de la mezcla de concreto puede ajustarse, con base en la comparación de valores reológicos derivados con valores reológicos (objetivo) predeterminados al añadir un componente líquido al tambor mezclador.

Para la variación de "trapezoide" del método que se describe en lo anterior, la velocidad de rotación del tambor mezclador puede variar de media rotación por minuto (rpm) a ocho o más rpm. De nuevo, de preferencia, los incrementos o disminuciones de la velocidad de rotación deben ser de por lo menos media (0.5) rpm y, de preferencia, por lo menos una (1) rpm o más. El incremento de las velocidades del tambor de Si a S2, que representa la velocidad más elevada, asi como la disminución en las velocidades del tambor de S2 a S3 (que de preferencia es igual a Si) , deben realizarse de preferencia de manera gradual durante periodos continuos sucesivos de intervención. De preferencia, la duración de los períodos continuos representados por ??, T2, T3 y T4 así como cualquier período opcional sucesivo de intervención entre ?? y T2 y entre T3 y T4 debe ser similar cada que vez que se implementa la metodología. Los períodos (T) pueden ser tan cortos como 30 segundos y tan prolongados como 1-3 minutos o más.

Si la velocidad Si constante inicial se configura a una rpm, por ejemplo, la velocidad de rotación del tambor mezclador puede incrementarse cada vez más con aumentos de una rpm durante períodos continuos sucesivos y ER se determina para cada incremento gradual hasta alcanzar la velocidad S2 más elevada (por ejemplo, 8-12 rpm) . Después de que transcurre el período de descomposición de tixotropía y se mide la energía (ER3) a S2 durante T3, la velocidad de mezclado giratoria puede disminuir una rpm de manera gradual similar en reversa hasta que alcance S3 (que de preferencia es igual a Si) .

Al mencionar los principios materializados en el método de la presente invención, se cree útil definir una vez más algunos de los conceptos que tienen que ver con propiedades concretas. El término "viabilidad" se utiliza en ocasiones de manera indistinta con el concepto de "asentamiento" , pero describe de forma más apropiada "la propiedad del concreto recién mezclado o mortero que determina la facilidad con la que se mezcla, coloca, compacta y termina en una condición homogénea" (ACI 116 ) . Por otro lado, el término "reología" es la descripción científica de las propiedades de flujo de los fluidos. Aunque la viabilidad puede describirse en términos de numerosas variables, que incluyen asentamiento, capacidad de flujo, capacidad de compactación y resistencia a la segregación, por lo general la reología se describe en términos de tensión por deformación, viscosidad plástica y tixotropía. La "tensión por deformación" es la cantidad de tensión o energía necesaria para iniciar o mantener el flujo en el material, mientras que la "viscosidad plástica" es el incremento de tensión por el incremento en el índice de corte después de exceder la tensión por deformación. La tixotropía es la disminución reversible dependiente del tiempo y la viscosidad de un fluido sujeto a corte. Los términos parecidos a estos parámetros, tales como la intersección (tensión por deformación) y pendiente (viscosidad plástica) de una línea que refleja la relación entre la torsión de mezclador y la velocidad de rotación del tambor también pueden utilizarse. En lugar de la torsión de mezclador, pueden utilizarse términos correlacionados con la torsión de mezclador, tales como presión hidráulica o amperaje.

Debido a la tixotropía, el historial de corte del concreto antes de medir la tensión por deformación y la viscosidad plástica debe tomarse en cuenta. Además, la cantidad de tixotropía debe ser adecuada para la aplicación.

El concreto debe tener la reología correcta al momento de colocarlo y propiedades de endurecimiento correctas con un costo mínimo. Con frecuencia, el concreto se procesa por lotes en una planta y no muestra la reología esperada. Además, la reología tiende a cambiar durante el tiempo en el que el camión viaja desde la planta por lotes hasta el sitio de trabajo. Como consecuencia, el concreto puede trabajarse por lotes en la planta con una reología distinta a la necesaria en el sitio de trabajo, esperando que la reología cambie con el tiempo. De manera alternativa, puede utilizarse agua o aditivos en el sitio de trabajo para ajusta la reología. Con frecuencia, sólo puede añadirse agua en el sitio de trabajo debido a razones logísticas. El uso de algunos aditivos y en especial agua, puede afectar las propiedades de endurecimiento. Otros aditivos pueden alterar de manera positiva las propiedades de endurecimiento.

La selección de los aditivos o adiciones de agua óptimos y sus tiempos de adición, es muy compleja. Por lo tanto, es necesario un sistema de optimización para considerar los parámetros relevantes y determinar las proporciones iniciales óptimas de la mezcla por lotes en planta y el tipo, cantidad y tiempo de adición de los aditivos utilizados después de trabajar por lotes y hasta la descarga del concreto del sitio de trabajo.

El sistema de monitoreo y control de reología de la presente invención selecciona: las proporciones iniciales de la mezcla por lotes, tipo o tipos de aditivos, aditivos y cantidades de aditivos y/o agua y el tiempo o tiempos de adición de aditivo o aditivos y/o agua; con base en: las propiedades del concreto objetivo definidas por el usuario, los efectos previstos en las proporciones iniciales de la mezcla y los aditivos en la reología, los efectos previstos de las proporciones de la mezcla inicial y los aditivos en las propiedades de endurecimiento, y los costos; donde el pronóstico de los efectos en la reología y en las propiedades de endurecimiento se basa en: reología de concreto actual, tiempo de mezclado, velocidad de mezclado, temperatura ambiente, humedad del ambiente, temperatura del concreto, características del camión de concreto (por ejemplo, geometría del tambor, materiales del tambor, condición del tambor) , tamaño de la carga de concreto, características de la materia prima del concreto, proporciones de la mezcla de concreto, tiempo hasta la colocación (descarga) , el tiempo requerido para convertir la mezcla de concreto (tal como de reología de transporte a reología de colocación) , relaciones pre-programadas entre los materiales y las propiedades del concreto y datos históricos recopilados por el sistema; para asegurar la reología óptima en momentos específicos, propiedades óptimas de endurecimiento en momentos específicos y costo óptimo.

La reología del concreto en momentos diferentes a la colocación, puede ser importante y se reconsidera en el sistema. La reología del concreto durante la mezcla puede afectar la eficiencia de mezclado y la eficacia de los aditivos. La reología después de la colocación y hasta el endurecimiento puede afectar tales propiedades como la presión horizontal ejercida por el concreto contra el encofrado de la resistencia a la segregación. Para reducir la presión en el encofrado e incrementar la resistencia a la segregación, el concreto debe estar fluido al momento de colocarlo, pero debe volverse menos fluido rápidamente después del final de la colocación.

Pueden utilizarse aditivos para ajustar las propiedades de endurecimiento. Los aditivos utilizados para ajustar la reología pueden afectar las propiedades de endurecimiento. El sistema puede seleccionar el tipo, cantidad y tiempo de adición óptimos para asegurar las propiedades de endurecimiento.

El sistema también puede ajustar las proporciones iniciales de los materiales cargados en el mezclador en la planta por lotes como parte del método para optimizar la reología del concreto, propiedades de endurecimiento y costo. Debido al espacio limitado en un camión, es posible contar con un mayor número de materiales en la planta. Los ajustes a las proporciones iniciales por lotes pueden basarse en los datos de retroalimentación de otros lotes, condiciones esperadas posteriores al tiempo de creación de lotes y otras relaciones pre-establecidas .

De este modo, un marco conceptual para monitorear y ajustar el concreto durante una operación de reparto concebida de términos de porción de transporte y porción de colocación, involucra las siguientes determinaciones en la etapa de determinación de tixotropía (etapa B) : se determina por lo menos un valor que corresponde a la tixotropía de la mezcla de concreto durante el transporte de una planta de mezclado o centro de distribución hasta el sitio de colocación y se determina el valor en comparación con un valor predeterminado deseado para el concreto durante la porción de transporte del reparto del concreto; se realiza por lo menos un ajuste a la mezcla de concreto al añadir un componente líquido a la misma, con base en la comparación de la tixotropía de transporte determinada con el valor predeterminado deseado para el concreto durante la porción de transporte del reparto; se determina por lo menos un valor que corresponde a la tixotropía de la mezcla de concreto en la colocación y este valor determinado se compara con un valor predeterminado para el concreto en la colocación; y por lo menos se realiza un ajuste a la mezcla de concreto al añadir un componente líquido en la misma con base en la comparación de la tixotropía de colocación determinada con el valor predeterminado deseado para el concreto en la colocación. En modalidades adicionales, la determinación de cuándo ajustar la mezcla de concreto con base en la comparación de la tixotropía de colocación determinada con el valor predeterminado deseado para el concreto en la colocación, puede basarse en por lo menos uno de los factores que se predeterminan y seleccionan a partir de lo siguiente: componentes de la mezcla de concreto, volumen de la mezcla de concreto, el efecto de las adiciones de líquido a la mezcla de concreto, tiempo de transporte calculado desde la planta por lotes o centro de distribución hasta la colocación, tiempo de espera calculado en el sitio de colocación, embotellamientos, temperatura del concreto, humedad, tiempo mínimo necesario para mezclar componentes separados en una mezcla uniforme, tiempo mínimo necesario para incorporar y mezclar por completo un componente líquido introducido en el concreto, tiempo mínimo necesario para convertir la mezcla de concreto de una reología de transporte a una reología de colocación y topografía. Como se mencionó en lo anterior, esta metodología es en particular adecuada para repartir concreto altamente fluido, tal como SCC.

El efecto de los métodos de la presente invención puede ilustrarse con referencia a las Figuras 5-7. El cuadro representado en la Figura 5, por ejemplo, representa el margen óptimo de los parámetros reológicos Y y V en el momento de la colocación (momento de descarga) para la aplicación de mezcla de concreto prevista. Las Figuras 3 y 4 muestras múltiples pronósticos de reología durante un periodo con respecto a los parámetros reológicos Y y V, respectivamente, con base en el uso de diferentes aditivos en diferentes momentos. Si no se realizan modificaciones al concreto, el concreto tendrá una reología inestable en el momento de la colocación (como se designa mediante la intersección de la línea en "A" con t3) . El caso "B" indica la adición de un aditivo en el momento ti. Las propiedades reológicas en el momento de colocación adecuadas en el tiempo de colocación para el parámetro reológico V (como se muestra en la Figura 7) . Los casos "C" y "D" indican los efectos de dos aditivos diferentes añadidos en diferentes momentos, pero ambos proporcionan la reología correcta en el momento de colocación (en t3 en las Figuras 6 y 7) . Por lo tanto, el Caso C o el Caso D se seleccionarían con base en sus costos o efectos en las propiedades de endurecimiento. El sistema monitoreará de manera continua las condiciones y realizará ajustes según corresponda.

Los parámetros reológicos utilizados por el sistema (por ejemplo, Y y V en la Figura 5) , pueden ser aquellos que especifique el usuario. El usuario puede especificar parámetros tales como el flujo de asentamiento o tensión por deformación, y el sistema puede determinar los valores correspondientes de Y, V y otros parámetros. Por lo tanto, los parámetros reológicos deseados (en lo siguiente denominados "cuadro de viabilidad" ) pueden refinarse con el tiempo conforme se recopilan datos de las colocaciones en campo (por ejemplo, la Figura 5) .

El sistema para implementar los métodos de la invención se traza en el diagrama de flujo de la Figura 8, mientras que el método para manejar y optimizar la mezcla de concreto desde la planta por lotes hasta el punto de descarga del concreto, se muestra en la Figura 9. Los métodos para medir Y (tensión por deformación reflejada) , V (viscosidad plástica reflejada) y X (tixotropía reflejada) se mostraron con anterioridad en las Figuras 2-4.

Como se muestra en la Figura 8, un sistema de equipo de monitoreo de control de reología ejemplar instalado en un camión de reparto de concreto, adecuado para permitir utilizar los métodos de la invención, involucra una unidad de procesamiento computarizado, CPU (12) o sistema de optimización que puede conectarse con una memoria 14 computarizada (accesible por computadora) , sensores para monitorear el equipo en el camión 16 y equipo para el ajuste/control 18 del asentamiento y reología de la mezcla de concreto. La interfaz 10 de usuario puede ser un teclado o monitor con pantalla táctil utilizado de manera convencional para ingresar datos en el sistema 12 de optimización que comprende una CPU que tiene el software de aplicación necesario y acceso a la memoria 14 computarizada para almacenar y recuperar datos históricos tales como los datos sobre los márgenes predeterminados (objetivo) de asentamiento y reología (por ejemplo, valores de tensión por deformación, viscosidad plástica y/o tixotropía) así como para almacenar datos sobre asentamiento y reología determinados a bordo del camión de reparto de concreto en tiempo real. El usuario puede ingresar información acerca de los materiales y la mezcla de concreto (componentes) , diseño de la mezcla, especificaciones y limitaciones (tales como proporción de agua/cemento, parámetros de resistencia, etc.), información sobre aplicación de concreto, viabilidad objetivo o valores de asentamiento (por ejemplo, perfil reológico de transporte, perfil reológico de colocación) , propiedades de endurecimiento objetivo en el concreto después de la colocación, localización de la colocación y otras relaciones programadas (tales como correlaciones entre la viabilidad y/o reología de una mezcla de concreto determinada y las propiedades de sus materiales constitutivos, como se mencionará además en lo siguiente) . Esta información se almacena en una memoria 14 computarizada, que también puede utilizarse para almacenar información determinada a partir de operaciones de reparto a bordo en lote por lote. El sistema 12 de optimización se conecta eléctricamente con el equipo de monitoreo que puede incluir, a modo de ejemplo, sensores y equipo relacionado para medir la velocidad de rotación del tambor, la energía (hidráulica o eléctrica) requerida para hacer girar el tambor mezclador de concreto en el camión, tamaño de la carga de la mezcla de concreto (ya sea en volumen o masa) , velocidad del camión, aceleración del camión, ubicación del camión, ángulo de inclinación del tambor mezclador, temperatura ambiente, humedad del ambiente, temperatura del concreto y tiempo de mezclado. El sistema 12 de optimización también se conecta eléctricamente con el equipo de dispersión para medir cualquier número de aditivos, la transferencia en forma líquida en el tambor mezclador de concreto. Los aditivos pueden incluir agua, un reductor de agua (tales como reductores de agua de alta concentración o los denominados súper-plastificadores) , un agente modificador de viscosidad y otros aditivos (18) .

La Figura 9 es un diagrama de flujo de un método ejemplar que involucra el uso del equipo para camión de reparto de concreto convencional, en donde puede emplearse el método de la presente invención para monitorear y controlar la reología de la mezcla de concreto a bordo. Las etapas se resumen como sigue.

El usuario ingresa varias porciones de información relacionada con la mezcla de concreto, tal como los materiales componentes y el diseño de la mezcla (designado como 20) .

Los valores deseados u objetivo de viabilidad (por ejemplo, asentamiento o flujo de asentamiento) y/o reología (tensión por deformación, viscosidad plástica y/o tixotropía) se ingresan o determinan (se designan como en 21) . Estas entradas pueden denominarse en su conjunto como los parámetros de "cuadro de viabilidad" y pueden incluir un conjunto particular de criterios de asentamiento y reología relacionados con porciones separadas de la operación de reparto, tal como el "perfil reológico de transporte" en relación con las propiedades de la mezcla de concreto después de dejar la planta de mezclado previo o centro de distribución y el "perfil reológico de colocación" que se relaciona con la condición del concreto en el momento de descarga en el sitio de construcción donde debe colocarse el concreto .

El usuario puede ingresar información relacionada con el tiempo de lote y el tiempo de descarga calculado (designado como en 22) . De manera alternativa, esta información puede pre-programarse en el sistema o derivarse por el sistema con base en datos de lote históricos. Asimismo, la información sobre el tiempo de lote sería diferente si el camión se carga con una mezcla de concreto pre-mezclada o si los componentes (por ejemplo, agua, cemento, arena, combinación o combinaciones, fibras) se introducen de modo que el tambor mezclador del camión de reparto necesite girar para mezclar los componentes entre sí. Cumplir con el tiempo de descarga programado permitiría que el sistema determine si se dedicó suficiente tiempo a la preparación de la mezcla de concreto (tal como al introducir aditivos líquidos (por ejemplo, súper-plastificantes , modificadores de viscosidad, agua, etc.), para alcanzar el objetivo. El propósito detrás de cumplir con el tiempo de lote y el tiempo de descarga es calcular cuánto tiempo pasará el concreto en el camión y, por lo tanto, calcular el tiempo necesario para monitorear la mezcla de concreto y realizar ajustes de modo que la mezcla se ajuste, en momentos apropiados, a los perfiles predeterminados (objetivo) de transporte y colocación. Dependiendo del nivel de automatización del sistema, el tiempo de lote puede registrarse conforme transcurre sin necesidad de que el operador lo ingrese en la computadora y, de esta manera, el tiempo de lote real puede programarse de preferencia en el sistema o derivarse por el sistema, con base en los datos del lote históricos.

Las relaciones y correlaciones entre un diseño de mezcla de concreto particular, el efecto de adiciones particulares (agua, combinaciones químicas) en la mezcla de concreto particular y las proporciones de lote pueden ingresarse también (designadas como en 23). De preferencia, esta información será recopilada por el sistema y el sistema se "capacitaría" con base en los datos históricos. La información relacionada con los efectos previstos de múltiples proporciones de lote iniciales y tipos y cantidades y los tiempos de adición de aditivos (combinaciones) y/o en la reología del concreto con el tiempo, junto con la información relacionada con las propiedades del concreto al endurecerse pueden ingresarse en la memoria computarizada . Con mayor preferencia, esta información puede derivarse mediante el sistema con base en datos de lote históricos, de modo que el sistema en efecto se "capacite" con cada operación de reparto.

El usuario puede seleccionar proporciones de lote inicial y aditivos/combinaciones y/o adiciones de agua (designadas como en 24) y éste tipo de información también puede derivarse por el sistema con base en datos de lote históricos, de modo que el sistema en efecto se "prepare" con cada operación de reparto.

El tambor mezclador del camión de reparto de concreto, se carga después con proporciones de lote iniciales (designadas como en 25) , la mezcla de concreto o componentes de la mezcla se hacen girar después en el tambor mezclador mientras que la energía para hacer girar el tambor "o torsión del mezclador" se mide (designado como en 26) y el sistema valora sí el mezclado está completo (designado como en 27) . Como se menciona en lo anterior, esto se obtiene al medir la torsión a una velocidad de rotación del tambor constante hasta que la fluctuación de la torsión con el tiempo alcanza un valor o margen predeterminado y luego pueden valorarse los factores de reología, tales como tixotropía (por ejemplo, implementar la "atenuación de torsión" o métodos de trapezoide, como se menciona en lo anterior) así como la viscosidad plástica, tensión por deformación, asentamiento y/o flujo (28) de asentamiento.

El tiempo de descarga puede calcularse o ingresarse (designado como en 29) con base en el proceso de muestreo, como se menciona para 22 en lo anterior.

Después de realizar la medición 28 de reología y determinar un conjunto de valores reológicos a bordo (por lo menos dos valores seleccionados de tensión por deformación, viscosidad plástica y tixotropía) estos se comparan con los valores predeterminados de tensión por deformación, viscosidad plástica y tixotropía almacenados en la memoria computarizada, cuyos valores se denominan (cuadro de viabilidad) que se han programado o seleccionado para ese punto en un tiempo durante la operación de reparto (designada como en 30) . Si los valores reológicos a bordo determinados no caen dentro del cuadro de viabilidad, entonces el sistema revisa los efectos pronosticados de los aditivos (por ejemplo, combinaciones) y/o agua qué se han almacenado en la memoria computarizada de acuerdo con el tipo, cantidad del aditivo y tiempos adicionales requeridos (diseñados como en 31) . El sistema selecciona después los aditivos opcionales y/o adición de agua (designado como en 32) . Después, el sistema puede considerar el tiempo actual de la operación de reparto y el tiempo para dispersar el aditivo o aditivos (designado como en 33) y la CPU del sistema envía una señal al dispositivo de distribución apropiado para distribuir el tipo y cantidad apropiados de aditivo en el tiempo apropiado (designado como en 34); y el sistema se recicla después a través de las etapas 26, mezcla el aditivo en la mezcla de concreto y mide su torsión (26) , mide la reología (28) de la mezcla hasta que se cumplen los parámetros reológicos objetivo (cuadro de viabilidad a 30) .

En métodos ejemplares adicionales de la invención, el sistema puede asegurar que todos los aditivos se incorporen de manera apropiada en la mezcla de concreto (designado como en 35) en el tiempo apropiado, de modo que se cumpla el perfil reológico de colocación en el tiempo de descarga actualmente programada (diseñado como en 36). Si se cumple el perfil reológico de colocación, la mezcla de concreto se descarga (designado como en 38) o, si existe una pausa o retraso en el reparto, el sistema puede continuar monitoreando y realizando ajustes (37) y reciclarse a través de las etapas de monitoreo, comparación, mezclado y ajuste, según sea necesario.

De esta manera, se cree que la presente invención permite liberar concreto en un sitió de trabajo con reologia óptima en tiempos específicos durante el transporte y durante la colocación y también con propiedades de endurecimiento óptimas en tiempos específicos y puede lograr esto en una manera óptima en términos de costó y desempeño. El método puede utilizarse en equipo de monitoreo de asentamiento convencional para asegurar la reologia óptima en los momentos más críticos, tal como en el momento de colocación. El sistema también permite almacenar los datos sobre viabilidad con el paso del tiempo, de modo que el marco de viabilidad (o perfil reológico objetivo para el transporte, así como para la colocación) pueda refinarse con el tiempo con base en la retroalimentación de repartos de lotes anteriores. El sistema puede lograr estos beneficios y minimizar al mismo tiempo la necesidad de la participación humana.

En métodos ejemplares adicionales de esta invención, en donde la reología a bordo de la mezcla de concreto se compara con un perfil reológico de transporte objetivo predeterminado y un perfil reológico de colocación predeterminado y en donde los perfiles reológicos involucran monitorear por lo menos dos de los factores seleccionados de tensión por deformación (Y) , viscosidad plástica (V) y tixotropía (X) , la transición en el modo de monitoreo del perfil reológico de transporte al perfil reológico de colocación, puede obtenerse al hacer que el sistema considere uno o más de los siguientes factores: tales como los componentes de la mezcla de concreto, volumen de la mezcla de concreto, el efecto de adiciones líquidas de la mezcla de concreto (por ejemplo, agua, combinaciones químicas) , tiempo de transporte calculado (desde la planta por lotes o centro de distribución hasta el sitio de colocación) , tiempo de espera calculado en el sitio de colocación, embotellamientos (durante el transporte y/o en el sitio de colocación) , temperatura ambiente y/o temperatura del concreto (durante el transporte y/o en el sitio de colocación) a niveles de humedad, tiempo mínimo necesario para mezclar componentes separados para obtener una mezcla uniforme (si los componentes se cargan por separado en el sitio por lotes y el concreto se mezcla durante el transporte) , tiempo mínimo necesario para incorporar y mezclar por completo un componente líquido introducido en el concreto, tiempo mínimo necesario para convertir la mezcla de concreto de reología de transporte a reología de colocación, topografía (por ejemplo, si el terreno y las carreteras son planas, accidentadas, inclinadas, rectas o curvas) y otros factores (por ejemplo, tal como orientarse mediante sistemas de localización global (GPS) tal como tiempo calculado de llegada, embotellamiento) .

Como se muestra en la Figura 10, los métodos de la invención para medir Y (tensión por deformación reflejada) , V (viscosidad plástica reflejada) , y X (tixotropía reflejada) , como se menciona en lo anterior y se muestra en las Figuras 2-4, pueden visualizarse en términos de un perfil reológico tridimensional o "cuadro de viabilidad". De este modo, en modalidades ejemplares adicionales de la invención, la tensión por deformación (Y) , la viscosidad plástica (V) y la tixotropía (X) pueden monitorearse a bordo del camión de reparto de concreto durante la fase de transporte y/o fase de colocación de la operación de reparto y mostrarse en un monitor de computadora o imprimirse. Las mediciones en línea para Y, V y X también pueden compararse de manera visual con un perfil reológico predeterminado o "cuadro de viabilidad" (representado como una forma tridimensional definida como márgenes a lo largo de cada uno de los ejes X, V y Y en la Figura 10) para proporcionar al usuario o cliente un despliegue o representación visual de la reología a bordo en comparación con el perfil reológico predeterminado u objetivo. Por ejemplo, un punto o agrupación de puntos (no mostrados) que corresponden a los valores V, Y y/o X predeterminados o a bordo para la mezcla de concreto pueden representarse visualmente con respecto al "cuadro de viabilidad" para proporcionar al usuario, conductor del camión, cliente o proveedor de concreto premezclado una indicación visual de si la reología del concreto se encuentra en los márgenes (objetivo) predeterminados almacenados en la memoria computarizada .

Con respecto a la Figura 5 (bidimensional ) y la Figura 10 (tridimensional), los métodos ejemplares adicionales de la invención que comprenden ilustrar por lo menos dos de los valores predeterminados de transporte o colocación seleccionados de tensión por deformación (Y) , viscosidad plástica (V) y toxitropía (X) e ilustrar estos valores, en un monitor, papel u otro dispositivo de despliegue visual, como un cuadro bi o tridimensional y monitorear por lo menos dos valores reológicos de la mezcla de concreto que corresponda a la tensión por deformación (Y) , viscosidad plástica (V) o tixotropía (X) e ilustrar estos valores como marcas, puntos u otros objetos en relación espacial relativa con el cuadro bi o tridimensional ilustrado .

Los métodos ejemplares adicionales de la invención proporcionan la medición de viscosidad plástica (V) , tensión por deformación (Y) y toxitropía (X) del concreto en el tambor mezclador, comparar estos valores con por lo menos un conjunto de valores (objetivo) predeterminados almacenados en una memoria computarizada y realizar ajuste en la mezcla de concreto para adaptar su reología a los valores almacenados al introducir una cantidad predeterminada de componente líquido que opere para ajustar la mezcla de la reología predeterminada. Con mayor preferencia, los valores de V, Y y X se comparan por lo menos con dos conjuntos de valores (objetivo) predeterminados, tal como un conjunto que corresponde a un perfil reológico de transporte y otro conjunto que corresponde a un perfil reológico de colocación.

Un método ejemplar de la invención es adecuado para repartir SCC. El SCC se ajusta durante una fase de transporte a un valor reológico correspondiente al asentamiento de 0 a 27.9 centímetros (0 a 11 pulgadas) en el tambor mezclador durante una operación de reparto; y se ajusta de manera subsiguiente durante la fase de colocación de la operación de reparto a un flujo de asentamiento más elevado mayor que 47.7 centímetros (18 pulgadas) , con base en los valores determinados durante la etapa B; y la tixotropía del concreto se mide durante la fase de colocación y, opcionalmente, también durante la fase de transporte.

Aunque la invención se describe en la presente con una serie limitada de modalidades, estas modalidades específicas no pretenden limitar el alcance de la invención según se describe y se reclama de otro modo en la presente. Existen modificaciones y variaciones en las modalidades descritas. De manera más específica, el siguiente ejemplo se proporciona como una ilustración específica de una modalidad de la invención reclamada. Debe entenderse que la invención no se limita a los detalles específicos establecidos en el ejemplo. Todas las partes y porcentajes en los ejemplos, así como también en el resto de la especificación, indican cantidades en volumen, a menos que se especifique de otro modo .

Además, cualquier margen de números mencionados en la especificación o reivindicaciones, tales como los que representan un conjunto particular de propiedades, unidades de medida, condiciones, estados físicos o porcentajes, pretenden incorporarse literalmente y de manera expresa en la presente para referencia o de otro modo, cualquier número que caiga dentro de tal margen, que incluye cualquier subconj nto de números dentro de cualquier margen mencionado de este modo. Por ejemplo, siempre que se describa un margen numérico con un límite inferior, RL, y un límite superior, RU, cualquier número R que caiga dentro del margen se describe de manera específica. En particular, los siguientes números R dentro del margen se describen de manera específica: R = RL + k* (RU-RL) , donde k es una variable que va de 1% a 100% con un incremento de 1%, por ejemplo, k es 1%, 2%, 3%, 4%, 5%, ... 50%, 51%, 52%, ... 95%, 96%, 97%, 98%, 99% ó 100%. Además, cualquier margen numérico representado por dos valores de R, como se calcula en lo anterior, también se describe de manera específica .

Ejemplo 1 Si fuera necesario emplear camiones de cemento premezclado con monitoreo de asentamiento disponibles a nivel comercial de RMC Industries Corporation de Georgia y RS Solutions, Inc. de Ohio, sería posible monitorear y controlar el asentamiento en la reología de las mezclas de concreto como se muestra en la Tabla 1. En el presente ejemplo, los sistemas pueden monitorear el asentamiento inicialmente durante la porción de transporte de la operación de reparto y controlar la reología del concreto, de modo que ésta se adapte a una "reología de transporte objetivo" predeterminada y, en cierto punto, el sistema puede decidir cambiar realizando ajustes a la reología del concreto de acuerdo con una "reología de colocación objetivo" .

Para comenzar, el usuario programa en el sistema los requerimientos para el diseño de la mezcla de concreto, que este presente ejemplo es un concreto auto-compactado (SCC) que tiene un flujo de asentamiento de 60.9-66 centímetros (24-26 pulgadas) y otras propiedades. Cuando el camión de mezclado de concreto entra a la planta por lotes, el sistema puede solicitar, o de otro modo determina por la entrada del usuario, información tal como el tiempo de colocación, un perfil reológico de la mezcla de concreto durante el transporte desde la planta hasta el sitio de colocación (de otro modo denominado "reología de transporte objetivo"), un perfil reológico de la mezcla de concreto deseado en el sitio de colocación (de otro modo, denominado "reología de colocación objetivo"), el tiempo necesario para cambiar de la reología de transporte objetivo a la reología de colocación objetivo y las porciones por lotes iniciales necesarias para obtener una reología de transporte de manera inicial .

La reología de colocación objetivo puede ser mínima, y requerir sólo el monitoreo de asentamiento, utilizando el sistema de monitoreo de asentamiento convencional.

Sin embargo, la presente invención permite monitorear el flujo de asentamiento, así como el asentamiento, pero permite que el usuario ingrese al sistema la información relacionada con el flujo de asentamiento y los parámetros de viabilidad para los factores de tensión por deformación (Y) , viscosidad plástica (V) y tixotropia (X) . Esto se realiza de preferencia debido a que dos o más conjuntos de datos corresponden a por lo menos un conjunto de datos reológicos de transporte objetivo y por lo menos un conjunto de datos reológicos de transporte objetivo.

Después de cargar el camión de reparto de concreto con concreto fresco o con los componentes para elaborar el concreto fresco, el tambor mezclador se hace girar a una velocidad de mezclado inicial para mezclar el componente por completo. Después, el sistema puede comenzar a medir el cálculo de asentamiento para determinar si se cumple con la reología de tránsito objetivo. Si no se cumple con esta reología de transporte objetivo inicial, el sistema puede, por ejemplo, realizar ajustes tales como dispersar 20 galones de agua y 10 onzas (oz) de un reductor de agua de concentración alta (HRWR) en el tambor y comenzar a mezclar.

Cuando termina el mezclado, el sistema comienza de nuevo a medir de manera continua el asentamiento de la mezcla de concreto y confirma la obtención de las reologías de transporte objetivo.

Cuando el camión sale de la planta, el sistema vuelve a calcular el tiempo para cambiar de la reología de transporte a la reología de colocación y tiempo de colocación. Durante el transporte, el sistema puede detectar cuándo la reología a bordo cae por debajo del perfil reológico de transporte objetivo y determina un ajuste óptimo, tal como al incorporar 12 onzas de reductor de agua de alta concentración (HR R) y comienza el mezclado.

Al terminar el mezclado, el sistema puede reiniciar la medición continua de la reología (en este caso, asentamiento) y realizar cualquier ajuste hasta lograr la reología de transporte objetivo.

Si se retrasa el camión de mezclado, tal como debido a demoras durante el transporte o en el sitio de colocación, el sistema puede volver a calcular el nuevo tiempo para cambiar de la reología de transporte a la reología de colocación y un nuevo tiempo de colocación (descarga) .

Cuando llega el momento de que el sistema pase de monitorear la mezcla de concreto para reología de transporte a reología de colocación, el sistema determina después el ajuste óptimo a realizar (por ejemplo, reparto de 200 onzas de reductor de agua de alta concentración (HRWR) y 10 onzas de agente modificador de viscosidad o combinación ( "VMA" ) ) y comienza a mezclar.

Cuando termina el mezclado, el sistema, que ahora monitorea la mezcla de concreto para determinar si la reología a bordo coincide con la reología de colocación objetivo, inicia la metodología de "trapezoide" . El sistema monitorea después la tensión por deformación (Y) , viscosidad plástica (V) y/o tixotropía (X) y, de preferencia, los tres factores reológicos y los compara con perfiles reológicos de colocación objetivo almacenados en una memoria computarizada . Este perfil objetivo puede denominarse "cuadro de viabilidad" que, como se ilustra en la Figura 10, puede concebirse como una gráfica tridimensional en la que los valores a bordo para Y, V y X pueden compararse con márgenes predeterminados (objetivo) mostrados como el cuadro de viabilidad ilustrado en la Figura 10. Si Y, V o X están fuera del perfil de colocación objetivo (por ejemplo, cuadro de viabilidad), el sistema determina después un ajuste óptimo (por ejemplo, 25 onzas de HR R y 15 onzas de VMA) , hace que los despachadores inyecten los componentes líquidos necesarios en la mezcla de concreto para realizar el ajuste y comienza a mezclar el concreto.

Después de terminar el mezclado, el sistema puede monitorear de nuevo el estado reológico de la mezcla de concreto utilizando la metodología de trapezoide. Este proceso se repite hasta un punto en el tiempo deseado para la colocación del concreto, cuando el conductor comienza la descarga real de la mezcla de concreto en el sitio de colocación .

El ejemplo del método como se menciona en lo anterior se resume en la tabla 1 que aparece a continuación.

Tabla 1 Tiempo Asentamiento Flujo de dej Asentamiento Y V X Acción Evento 10:00 El usuario solicita la mezcla de concreto con identificación 4205, que es SCC con un flujo de asentamiento de 60-66 cms (24-26 pulgadas), resistencia a la compresión de 351 .5 kgs/cms2 (5,000 psi) y una proporción máxima de agua respecto a cemento de 0.40. El usuario ingresa la dirección de colocación. 10:01 El camión entra en la planta por lotes, listo para cargar. El sistema determina el tiempo calculado de colocación (1 1 :00), reología de transporte objetivo (asentamiento de 12.7 cms. (5 pulgadas)), reología de colocación objetivo (flujo de asentamiento de 60-66 cms (24-26 pulgadas) y cuadro de viabilidad en términos de Y, V, X) tiempo para cambiar de reología de tránsito a reología de colocación (10:45) y proporciones de lote iniciales para obtener la reología de transporte. 10:02 Se carga el camión de concreto.

Comienza el mezclado. 10:06 Concluye el mezclado. El sistema comienza a medir el cálculo de asentamiento. 10:07 5 cms No se alcanza la reología de (2 pulgadas) transporte. El sistema determina ajustes óptimos con 20 galones de agua y 10 onzas de HRWR, distribuye agua y HRWR en la mezcladora y comienza el mezclado. 10: 1 1 12.7 cms Se obtiene la reología de transporte. (5 pulgadas) : 12 12.7 cms El camión sale de la planta. El (5 pulgadas) sistema vuelve a calcular el tiempo para cambiar de la reología de transporte a la reología de colocación ( 10:47) y el tiempo de colocación ( 1 1 :02). :24 lO.lócms. La reología de transporte está por debajo del (4 pulgadas) objetivo. El sistema detennina ajustes óptimos como 12 onzas de HRWR, distribuye HRWR y comienza el mezclado. :26 Concluye el mezclado. El sistema comienza la medición continua del cálculo de asentamiento. :27 12.7 cms Se obtiene la reología de transporte. (5 pulgadas) :35 12.7 cms Se retrasa el camión de mezclado. El sistema (5 pulgadas) calcula el nuevo tiempo para cambiar de reología de transporte a reología de colocación ( 10:50) y el nuevo tiempo de descarga ( 11 :05). :50 12.7 cms Tiempo para ajustar desde la reología de (5 pulgadas) transporte hasta reología de colocación. El sistema determina el ajuste óptimo, como 200 onzasdeHRWRy lOdeonzasdeVMA El sistema distribuye aditivos y comienza a mezclar. :54 Concluye el mezclado. El sistema inicia la metodología de trapezoide. :55 58.4 cms 0.42 0.81 0.42 Concluye la metodología del trapezoide. No se (23 pulgadas) obtiene el flujo de asentamiento objetivo e Y, V, X no se encuentran en el cuadro de viabilidad objetivo. El sistemadeterminaajustes óptimos como 25 onzas de HRWR y 15 onzas de VMA, distribuye HRWRyVMA y comienza a mezclar. :58 Concluye el mezclado. El sistema comienza la metodología del trapezoide. :59 66 cms 021 0.73 0.40 Concluye la metodología del trapezoide. Se (26 pulgadas) obtiene el flujo de asentamiento objetivo e Y, V, X en el cuadro de viabilidad. El sistema continúa la metodología de trapezoide. :05 66 cms 021 0.75 0.42 Tiempo de colocación. El flujo de (26 pulgadas) asentamiento coincide con el objetivo y X, Y,Z están en el marco de viabilidad. El conductor comienza a descargar el concreto. :13 Concluye la descarga, el conductor regresa el camión a la planta Los principios, modalidades preferidas y modos de operación de la presente invención, se han descrito en la especificación anterior. Se pretende proteger la invención en la presente, sin embargo, ésta no debe interpretarse como limitada a las formas particulares descritas, ya que éstas deben considerarse ilustrativas en lugar de restrictivas. Las personas con experiencia en la técnica pueden realizar variaciones y cambios sin apartarse del espíritu de la invención .

Claims

REIVINDICACIONES

1. Un método para monitorear la tixotropía del concreto, que comprende: (A) hacer girar una mezcla de concreto o los componentes de un concreto, en un tambor mezclador de concreto a una primera velocidad (Si) de mezclado para mezclar por completo los componentes de la mezcla de concreto o, de otro modo, mantener el concreto en un estado completamente mezclado; y (B) medir la tixotropía de la mezcla de concreto al monitorear el cambio reversible dependiente del tiempo en la viscosidad que ocurre después de alterar la velocidad de rotación de la mezcla de concreto en el tambor mezclador al cambiar a otra velocidad (S2) que es diferente a Si, tal medición de la tixotropía de la mezcla de concreto se obtiene al incrementar la velocidad del tambor mezclador a una velocidad S2 de mezclado constante más rápida, de modo que S2 sea por lo menos media revolución por minuto más rápida que Si; monitorear la energía requerida para hacer girar el tambor mezclador (ER) a velocidad S2 constante hasta después de que ER se nivele con el tiempo,- y almacenar en una memoria computarizada un primer valor que corresponde a la energía máxima requerida para hacer girar el tambor de mezclado (ER-MAX) después de incrementar la velocidad de mezclado de S a S2 y también almacenar en una memoria computarizada un segundo valor que corresponde a la energía promedio requerida para hacer girar el tambor mezclador durante un período predeterminado, en donde la energía requerida para hacer girar de manera continua el tambor mezclador a velocidad S2 constante comienza a nivelarse a un nivel mínimo (ER-MIN) ; (C) comparar tales valores de ER-MAX y ER-MIN con por lo menos un conjunto de valores objetivo predeterminados almacenados en una memoria computarizada; y (D) ajustar la tensión por deformación, viscosidad plástica o tixotropía de tal mezcla de concreto contenida en el tambor mezclador giratorio utilizando un componente líquido, con base en la comparación de tales valores de ER-MAX y ER_MiN con por lo menos un conjunto de valores objetivo predeterminados almacenados en una memoria computarizada.

2. El método de la reivindicación 1, en donde un valor determinado al tomar la diferencia entre o proporción de los valores de ER-MAx y ER-MIN se comparan con un valor predeterminado u objetivo almacenado en una memoria computarizada .

3. El método de la reivindicación 1, en donde la etapa B comprende determinar el primer valor (ERi) de energía requerido para hacer girar tal mezcla de concreto a Si y hacer girar el tambor mezclador por lo menos a una velocidad (52) más elevada mayor que Si durante un período específico para determinar la energía necesaria para hacer girar la mezcla (ER2) de concreto a por lo menos una velocidad (S2) más elevada; almacenar el primer valor (ERi) de energía y determinar los segundos valores (ER2) de energía en una memoria computarizada; hacer girar tal mezcla de concreto a S2 para determinar un tercer valor (ER3) de energía durante un tiempo específico, pero determinar el tercer valor (ER3) de energía sólo después de la nivelación de la energía requerida para hacer girar el tambor a S2 y almacenar ER3 en una memoria computarizada ; hacer girar la mezcla de concreto a una velocidad (53) diferente a S2 para determinar un cuarto valor (ER4) de energía durante un período específico, pero determinar un cuarto valor ER4 de energía sólo después de la nivelación de ER y almacenar ER4 en una memoria computarizada; comparar los valores reológicos relativos con base en tales valores de ERi, ER2, E 3 y E 4 determinados con valores predeterminados almacenados en una memoria computarizada; y ajustar la reología de la mezcla de concreto utilizando un componente líquido.

4. El método de la reivindicación 3, en donde S3 es menor que S2.

5. El método de la reivindicación 4, en donde S3 es igual a Sx.

6. El método de la reivindicación 1, que además comprende, en la etapa B, determinar los valores para la viscosidad plástica, tensión por deformación o ambos, así como determinar un valor para la tixotropía de la mezcla de concreto; comparar el valor de tixotropía determinado y por lo menos uno de los valores de viscosidad plástica, tensión por deformación o ambos, con valores predeterminados almacenados en una memoria computarizada; y ajustar la reología de la mezcla de concreto al añadir un componente líquido en el tambor mezclador.

7. El método de la reivindicación 1, en donde, en la etapa B, por lo menos un valor que corresponde a la tixotropía de la mezcla de concreto durante el transporte desde una planta de mezclado o centro de distribución hasta el sitio de colocación se determina y este valor determinado se compara a un valor predeterminado deseado para el concreto durante la porción de transporte del reparto del concreto; se realiza por lo menos un ajuste a la mezcla de concreto al añadir un componente líquido a la misma, con base en la comparación de la tixotropía de transporte determinada con un valor predeterminado deseado para el concreto durante la porción de transporte del reparto; por lo menos un valor que corresponde a la tixotropía de la mezcla de concreto en la colocación se determina y ese valor determinado se compara con un valor predeterminado para el concreto en la colocación; y se realiza por lo menos un ajuste a la mezcla de concreto al añadir un componente líquido a la misma con base en la comparación de la tixotropía de colocación determinada con el valor predeterminado deseado para el concreto en la colocación .

8. El método de la reivindicación 7, que comprende determinar cuándo ajustar la mezcla de concreto con base en la comparación de la tixotropía de colocación determinada con el valor predeterminado deseado para el concreto en la colocación, tal determinación se basa en por lo menos uno de los factores seleccionados de la naturaleza de los componentes de la mezcla de concreto, el volumen de la mezcla de concreto, el efecto de las adiciones de líquido a la mezcla de concreto, tiempo de transporte calculado desde la planta de mezclado o centro de distribución hasta la colocación, tiempo de espera calculado en el sitio de colocación, embotellamientos, temperatura ambiente, temperatura del concreto, humedad, tiempo mínimo necesario para mezclar componente separados y formar una mezcla uniforme, tiempo mínimo necesario para incorporar y mezclar por completo un componente líquido introducido en el concreto, tiempo mínimo necesario para convertir la mezcla de concreto de una reología de transporte a una reología de colocación y topografía.

9. El método de la reivindicación 1, en donde la mezcla de concreto es concreto auto-compactado .

10. El método de la reivindicación 9, en donde el concreto auto-compactado se ajusta durante una fase de transporte a un valor reológico correspondiente a un asentamiento de 0 a 27.9 cms (0 a 11 pulgadas) en el tambor mezclador de un camión de reparto durante una operación de reparto; y se ajusta durante una fase de colocación de tal operación de reparto a un flujo de asentamiento elevado mayor que 45.7 cms (18 pulgadas) con base en los valores determinados durante la etapa B.

11. El método de la reivindicación 1, en donde la etapa A comprende monitorear de manera continua la energía requerida para hacer girar el tambor (ER) de mezclado durante un período continuo hasta que la fluctuación de ER sea menor que un nivel de fluctuación predeterminado y, después, iniciar la etapa B.

12. El método de la reivindicación 1, en donde la velocidad de SI y S2 difieren por entre 1 y 25 rotaciones de tambor por minuto.

13. El método de la reivindicación 1, en donde se emplea un camión de reparto de concreto que tiene un sistema de control de velocidad de bucle cerrado para controlar de manera automática la velocidad de rotación del tambor mezclador .

14. El método de la reivindicación 1, en donde la reología a bordo de la mezcla de concreto se compara con un perfil reológico de transporte predeterminado y un perfil reológico de colocación predeterminado, y en donde ambos perfiles reológicos tienen que ver con monitorear por lo menos dos de los factores seleccionados de tensión por deformación (Y) , viscosidad plástica (V) y tixotropía (X) ; tal método además comprende seleccionar un punto de transición por medio del cual se compara la reología con el perfil reológico de colocación predeterminado en lugar del perfil reológico de transporte predeterminado, tal punto de transición se determina con base por lo menos en uno de los siguientes factores seleccionados de los componentes de la mezcla de concreto, tiempo de transporte calculado desde la planta por lotes o centros de distribución hasta el sitio de colocación, el tiempo de espera calculado en el sitio de colocación, embotellamiento durante el transporte o en el sitio de colocación, temperatura durante el transporte o en el sitio de colocación, tiempo mínimo necesario para mezclar componentes separados y formar una mezcla uniforme, donde los componentes se carguen de manera separada en el sitio por lotes y en concreto se mezcle durante el transporte y el tiempo mínimo necesario para convertir la mezcla de concreto de reología de transporte a reología de colocación.

15. El método de la reivindicación 14 , en donde por lo menos dos de los valores reológicos predeterminados seleccionados de tensión por deformación (Y) , viscosidad plástica (V) y tixotropía (X) se ilustran en un monitor u otro dispositivo de despliegue como un cuadro bi o tridimensional, por lo menos dos valores reológicos determinados a partir de la mezcla de concreto corresponden con la tensión por deformación (Y) , viscosidad plástica (V) y tixotropía (X) se ilustran como marcas o puntos en relación espacial relativa con tal cuadro ilustrado bidimensional o tridimensional . RESUMEN DE LA INVENCIÓN La invención proporciona un monitoreo de "tixotropía" al medir la reducción reversible dependiente del tiempo en la viscosidad que ocurre cuando el concreto se somete a mezclado y emplea un tambor mezclador y un equipo de monitoreo de asentamiento convencional como el que utilizan los camiones de concreto premezclado. En una modalidad, el tambor se hace girar hasta que el concreto se mezcla por completo; la velocidad se altera, tal como al aumentarla a un nivel predeterminado; y se monitorea la energía requerida para hacer girar el tambor (ER) ; se registra el valor máximo (ER-MAX) y valor mínimo (ER-MIN) en una memoria computa izada; y estos valores se comparan con valores predeterminados (objetivo). Los factores reológicos (que incluyen viscosidad, tensión por deformación y/o tixotropía) pueden ajustarse según corresponda al añadir un componente o componentes líquidos a la mezcla. Este método, adecuado para repartir concreto altamente fluido tal como SCC, puede implicar objetivos de reología de transporte y colocación durante el monitoreo.