MX2012014931A

MX2012014931A - Metodo para ajustar la reologia del concreto con base en el perfil de la dosis - respuesta nominal.

Info

Publication number: MX2012014931A
Application number: MX2012014931A
Authority: MX
Inventors: Steve Verdino; Mark F Roberts; Roy J Cooley; Eric Koehler
Original assignee: Verifi Llc
Priority date: 2010-06-23
Filing date: 2011-05-10
Publication date: 2013-03-18
Also published as: CA2802367C; CO6670528A2; JP2013531241A; KR20140002590A; AU2011269743B9; CA2802367A1; AU2011269743A1; EP2585809A1; HK1186772A1; AU2011269743B2; BR112012033266B1; CN103180710A; EP2585809B1; KR101914963B1; CN103180710B; EP2585809A4; BR112012033266A2; US20110320040A1; MY166298A; WO2011162878A1

Abstract

La invención se refiere a un método para ajustar la reología del concreto requiriendo solo que inicialmente se seleccione el tamaño de la carga y el valor diana de la reología en lugar de requerir entradas y consulta de una tabla de búsqueda de los parámetros como las concentraciones de agua e hidratación, los componentes de la mezcla, temperatura, humedad, componentes agregados, y otros. La dosificación del agente modificador de la reología específico o la combinación de agentes modificadores de la reología se calcula de acuerdo con un porcentaje de una dosis nominal calculada con referencia a una curva o perfil de la dosis-respuesta nominal ("NDR"). El perfil NDR se basa en una correlación entre un valor de la reología (por ejemplo, revenimiento, prueba de fluidez, esfuerzo de fluencia) y la dosis del(los) agente(s) modificador(es) de la reología requerida para cambiar el valor de la reología en una unidad (p. ej., cambio del revenimiento de 2 a 3 pulgadas) para que los métodos ejemplares puedan emplear dosis correctivas con base en la NDR y la desviación medida por el sistema.

Description

MÉTODO PARA AJUSTAR LA REOLOGÍA DEL CONCRETO CON BASE EN EL PERFIL DE LA DOSIS-RESPUESTA NOMINAL Esta solicitud reclama prioridad de la Solicitud de Patente U.S. Serie No. 12/821,451 presentada en Junio 23, 2010, la descripción de la cual se incorpora a la presente para referencia.

CAMPO DE LA INVENCIÓN La presente invención se refiere a la fabricación de concreto, y más particularmente a un método para ajustar una propiedad reológica de concreto en un camión de concreto premezclado o mezclador fijo mediante dosis en incrementos de un agente modificador de la reologia calculados con referencia a un perfil de la dosis- respuesta nominal.

ANTECEDENTE DE LA INVENCIÓN Se sabe que controlar el "revenimiento" o propiedad de fluidez del concreto en camiones para entrega de concreto premezclado utilizando sensores para monitorizar la energía requerida para hacer girar el tambor mezclador, como puede ser monitorizando la torsión aplicada al tambor midiendo la presión hidráulica (véase p. ej . , las -Patentes US 4,008, 093, 5, 713,663).

Un sensor hidráulico acoplado al mando hidráulico y/o un sensor de velocidad rotacional, por ejemplo, se puede utilizar para monitorizar la rotación del tambor mezclador. La monitorización del revenimiento del concreto implica calibrar las salidas o valores obtenidos del sensor hidráulico y/o sensor eléctrico en un camión mezclador que contiene una mezcla de concreto y correlacionar éstas con los valores de revenimiento obtenidos utilizando una prueba normalizada de cono de revenimiento. En la prueba normalizada de cono de revenimiento, un cono truncado de 12 pulgadas que contiene el concreto fresco se separa para permitir que el concreto caiga, y se mide la altura vertical de la caída del concreto (p. ej . con la norma ASTM C143-05) . El concreto que tiene este valor de revenimiento conocido se adiciona al tambor mezclador de modo que un valor eléctrico o hidráulico, el cual se obtiene como una salida del sensor, se puede almacenar en un lugar de la memoria y de forma subsiguiente se correlaciona mediante la unidad procesadora de la computadora (CPU) .

Durante la entrega del concreto a un cliente, el concreto se endurece con el tiempo como resultado de la hidratación, evaporación y otros factores, y los sensores detectan esto como el aumento de energía eléctrica o hidráulica requerida para girar el tambor mezclador. El CPU a bordo compara el valor de energía detectado obtenido del sensor o sensores y compara éste con los valores almacenados en la memoria. Si los sensores y el CPU detectan que el concreto empieza a endurecer, la teoría es que el CPU se puede disparar para activar los dispositivos de medición o bombeo para inyectar agua u otro líquido (p. ej . , dispersante químico) en el concreto para restaurar la revenimiento al valor deseado.

Durante mucho tiempo se ha deseado obtener la capacidad para adicionar agua o mezclas químicas al concreto en una forma eficiente, o, en otras palabras, adicionar la cantidad precisa de mezcla necesaria para obtener el valor reológico diana mientras se evitan los errores de la dosificación y ensayos de prueba y error tardados. La presunción ha sido que debido a que se pueden utilizar sensores altamente sofisticados y CPU, entonces de forma inevitable una metodología exacta y eficiente. Sin embargo, los sistemas de mezclado de cemento de la técnica anterior, para todo su hardware sofisticado desarrollado, permanece sujeto a variación en la mezcla que controlan.

La Patente US 5,713,663 de Zandberg et al. declara que las lecturas de revenimiento se podrían monitorizar en los camiones de concreto premezclado ingresando la información a un CPU en línea y que esa información podría incluir la cantidad de agua del lote, la cantidad de ingredientes de material particulado, contenido de humedad de la arena, tiempo, revenimiento "nominado", y otros factores (Véase col. 8, líneas 3-14). No explicó específicamente Zandberg et al., sin embargo, cuál de estos factores se tendría que incluir o como se debían pesar. La patente menciona que esa información se podría almacenar en la memoria de modo que el CPU pudiera calcular de la información ingresada el componente líquido requerido necesario para llegar a un revenimiento deseada. De forma alternativa se explicó que el componente líquido requerido se podría "pre-calcular" y cargar en la CPU con la otra información (Col. 8, líneas 15-22). La patente además menciona que la memoria puede tener información almacenada "en una tabla de búsqueda" relacionada con "un intervalo de mezclas posibles " y de este modo "para tipos de mezclas particulares y valores de revenimiento particulares y cantidades particulares de ingredientes mezclados, el sistema podría comparar los valores medidos por los sensores contra los valores conocidos para proporcionar un ajuste en la mezcla ya sea de forma manual o automática del componente líquido que se adicionó " (Col. 8, líneas 29-36).

A pesar de reiterar que el objetivo fue permitir "llevar al máximo la mezcla sin un sobre suministro de componente líquido" el cual de otro modo requeriría que la mezcla de concreto se regresara en lugar de entregarse, Zandberg et al. no especifica qué factores se tendrían que incluir en la tabla de "búsqueda". Tampoco expone la metodología precisa para calcular la dosis del componente líquido que se va a administrar.

De igual forma, las Patentes US 6,042,258 y 6,042,259 de Hiñes et al. (MBT Holding/BASF) describen un sistema dispensador de mezclas para estabilizar las operaciones del concreto ya sea durante la noche, el mismo día (a medida que se entrega) , o para operaciones de distancia larga. En cada uno de estos modos, las dosis de mezclas se calcularon con base en las "gráficas internas " ubicadas dentro de la memoria accesible por computadora (Véase p. ej . , 6,042,258 en la Col. 9, líneas 4-30; en la Col. 9, líneas 42-52; en la Col. 10, líneas 7-20; y también la Fig. 2A en 128, 138, y 148) . Sin embargo, el número de "variables" o condiciones requeridas para su inclusión en esas gráficas o tablas internas parecen ser muy extensas. Estas variables incluyen la cantidad de concreto en el mezclador, su temperatura, el tipo de cemento en el concreto, la cantidad de tiempo que el concreto va a estar en tránsito en el camión de entrega), la cantidad de agua requerida y otros factores. Se sugiere que un encargado de los lotes o conductor pueda generar sus propias gráficas o tablas de búsqueda especificas dependiendo de los datos elegidos para ingresar a la computadora, y que el proveedor de software pueda hacer los ajustes permitiendo que el operador o encargado de los lotes "para compensar los valores de dosificación para los factores no considerados en los diagramas de datos tablas de búsqueda" (Véase p. ej , US 6,042,258 en la col. 9-10; véase también US 6,042,259 en la col. 9-10) . Además, se debe enfatizar que el intento de adicionar mezcla fue para controlar la hidratación del cemento, en lugar de su revenimiento u otro valor reológico .

En la Publicación de Patente US 2009/0037026, Sostaric et al. (RS Solutions LLC) describe un sistema para ajustar el concreto en vehículos para la entrega de concreto premezclado utilizando agua o aditivos químicos. Este sistema incluye sensores para detectar diversos parámetros: como puede ser temperatura, presión, rotación (velocidad, energía) , e inclinación/aceleración para calcular la revenimiento (Véase p. ej . , la Fig. 4C; Para. 0071 - 0072) . Por ejemplo, el sistema puede incluir sensores para medir la temperatura de carga así como la temperatura de la piel del tambor mezclador. El sistema también puede incluir sensores para medir la "aceleración/desaceleración/inclinación." El sistema incluso puede incluir sensores para medir la vibración y parámetros del entorno, como puede ser humedad y presión barométrica. (Véase en lo anterior). Más aún, el sistema adicionaría agua u otras mezclas automáticamente con base en la salida medida de los sensores utilizados por el sistema .

No obstante la sofisticación tecnológica mejorada para medir el número siempre creciente de parámetros, como lo sugiere el aumento del número de sensores que están siendo desplegados para medir diversos aspectos del cemento durante su entrega en un sitio de construcción, los inventores de la presente no creen que el estado actual de la técnica anterior proporcione una guía clara acerca de cuáles parámetros se deben considerar e incluir en las tablas de búsqueda o cuales parámetros son más importantes para calcular las cantidades de dosificación de la mezcla química.

Se supone que obtener la dosificación exacta y eficiente de las mezclas químicas en el concreto es difícil en gran parte debido al hecho de que el efecto de adicionar las mezclas químicas en reología se altera en gran medida más que la del agua en reología por las proporciones (p. e . la relación de agua a cemento), características (p. ej . la finura del cemento), y condición (p. ej . temperatura) de los ingredientes del concreto e historia de la carga (edad, perfil de temperatura, etc.)- Es probable que estos factores cambien sobre el curso de diferentes lotes de cargas de concreto sobre el curso de un día, semana, mes, etc. Por ejemplo, la temperatura del concreto puede aumentar con cada lote durante el día a medida que aumenta la temperatura ambiente. Diferentes entregas de cemento pueden variar en química y finura.

En lugar de ajusfar solamente el revenimiento, se puede desear ajusfar otras propiedades reoiógicas del concreto. La reología trata con la ciencia del flujo y deformación de la materia. La reología del concreto se puede definir en términos de revenimiento, prueba de fluidez, esfuerzo de fluencia, viscosidad plástica, viscosidad aparente, tixotropía, o prueba de expansión, entre otros factores. Por lo tanto un objetivo de esta invención es seleccionar la dosis adecuada de mezcla química para ajustar uno o más de esos parámetros de la reología del concreto.

En vista de lo anterior, los inventores de la presente creen que se necesita un método nuevo para ajustar las propiedades reológicas del concreto en los tambores mezcladores y otros dispositivos de mezclado, un método que sea más eficiente y práctico para utilizarse que los que están actualmente en práctica.

COMPENDIO DE LA INVENCIÓN Al superar las desventajas y aumentar la complejidad técnica de las propuestas de la técnica anterior al problema para obtener exactitud en la dosificación y evitando sobre dosis en las mezclas de concreto, la presente invención proporciona un método en donde la dosificación de un agente modificador de la reología particular o combinación de agentes modificadores de reologías se calcula utilizando el perfil de la dosis -respuesta nominal ("NDR"), uno que sorprendentemente no necesita compilaciones hacia una tabla de búsqueda de parámetros que demande mucho tiempo y por lo tanto el ingresos de de numerosos parámetros al inicio de la preparación o entrega de cada lote.

Una curva de la dosis-respuesta relaciona la dosis de un agente modificador de la reologia o combinación de agente modificador de la reologias (como puede ser agua, una mezcla química, o combinación de éstas) a la reologia, resistencia, o alguna otra característica del concreto que se modifique por el efecto del agente modificador de la reologia. La curva de la dosis-respuesta se puede representar en una de un número de formas, para claridad y conveniencia, y para facilidad de programación del CPU. Por ejemplo, una curva de la dosis-respuesta para una mezcla química que modifica el revenimiento se puede representar como la dosis de la mezcla química como una función de la dosis administrada al revenimiento del concreto. De forma alternativa, se puede representar como el cambio en la dosis de la mezcla química necesaria para cambiar el revenimiento por medio de una unidad de incremento (por ejemplo, la dosis de mezcla necesaria para cambiar el revenimiento en una pulgada) .

Es común establecer una curva de la dosis-respuesta para una serie de materiales determinada bajo una cierta serie de condiciones, las cuales se utilizarán posteriormente para seleccionar la dosis adecuada durante la producción del concreto. Esta curva se mencionará en la presente como la curva de la dosis-respuesta nominal ("NDR")-Debido a que la curva de la dosis-respuesta es una función de un gran número de variables (propiedades del material, temperatura, etc.), seria demasiado complejo desarrollar las curvas de las dosis-respuestas considerando todas las variables pertinentes, programar un CPU con tablas de búsqueda o similares, medir todas las variables pertinentes y seleccionar la dosis correcta del agente modificador de la reologia (p. ej . , la mezcla química) para obtener la respuesta deseada. Un objetivo de esta invención es proporcionar un medio para actualizar de forma eficiente y exacta la curva de la dosis-respuesta nominal para cumplir con el cambio de las variables externas, sin la necesidad de tomar en cuenta estas variables de forma explícita. Por lo tanto, las curvas de las dosis-respuestas nominales se generan y después se ajustan mediante una metodología de control adaptivo .

La presente invención surge del descubrimiento sorprendente de que las mezclas de concreto tienen diferentes parámetros (p. ej . , temperatura, diseño de mezclado, niveles de agua, niveles de hidratación, humedad, camiones diferentes) presentación de perfiles "dosis-respuesta" que varía en amplitud pero de otro modo tiene comportamiento similar en que sus curvas de dosis-respuesta no intersecan. El concepto de "dosis-respuesta" como se utiliza en la presente significa y se refiere al efecto de un agente modificador de la reologia particular o combinación de agentes modificadores de reologia tras la reologia (como puede ser revenimiento, prueba de fluidez, o esfuerzo de fluencia) como una función de la dosis administrada.

Este comportamiento inesperado de la dosis-respuesta se muestra en la Fig. 1, en donde se muestra gue diferentes mezclas de concreto, en las cuales se mezcló un agente modificador de la reologia como puede ser una mezcla dispersante de cemento policarboxilato, muestra curvas de las dosis-respuestas similares en donde el revenimiento se muestra como una función' de la cantidad de la dosis (onzas de mezcla por yarda cúbica de concreto) reguerida para cambiar el revenimiento en una unidad (como puede ser de 2 a 3 pulgadas de revenimiento, y de 3 a 4 pulgadas de revenimiento, y asi sucesivamente) . El cálculo de un perfil de la dosis-respuesta nominal ("NDR") se muestra básicamente en la Fig. 2, en la cual se consideran al menos dos curvas de perfil (etiquetadas "dosis máxima" y "dosis mínima" para referencia conveniente) para proporcionar un perfil NDR.

La importancia del comportamiento no intersecante de las curvas de las dosis-respuestas (La Fig. 1) dirigieron a los inventores de la presente a la realización práctica de que uno podría ajustar la reología del concreto a través del uso de un perfil NDR con base en incluso una curva obtenida unidamente de una serie de datos, aunque se prefiere utilizar al menos dos curvas (p. ej . , la Fig. 2) y utilizando una pluralidad de curvas (p. ej . , la Fig. 1) es más preferida desde el punto de vista de exactitud, el perfil NDR se puede ajustar escalando únicamente un parámetro - a saber, una relación que refleje el rendimiento de la mezcla real y que sea pronosticada mediante la curva de la dosis-respuesta nominal. De este modo, una metodología control adaptivo se obtiene para actualizar la curva de la dosis-respuesta nominal con base en el rendimiento de la mezcla real. Cada dosis de mezcla se selecciona utilizando la curva de la dosis-respuesta nominal ajustada por el factor de escalamiento de las adiciones de mezcla anteriores en la misma carga de concreto. De este modo, la dosis seleccionada se ajusta a las condiciones reales asociadas con la carga de concreto sin la necesidad de medir y ajustar explícitamente para estos parámetros. En ese caso, la segunda dosis y cada dosis subsiguiente de mezcla dentro de una carga probablemente sean más exactas que la primera dosis. Esto elimina un proceso largo de ensayo y error donde no se consideró el rendimiento anterior de la mezcla en la carga de concreto.

Además seria posible ajustar la curva de la dosis-respuesta nominal con base en los datos de rendimiento de la mezcla de cargas anteriores.

Aunque los métodos de la técnica anterior han sugerido que el comportamiento empírico de la mezcla del concreto podría ser compensado por el uso de agua o mezcla química, hasta ahora no se ha enseñado o sugerido como se puede hacer esta compensación. El aspecto sorprendente de la presente invención es que la reología de la mezcla de concreto se puede ajustar introduciendo en una unidad de procesamiento de la computadora (CPU) únicamente la cantidad del concreto (tamaño de carga) y el valor de la reología diana (p. ej . , revenimiento, prueba de fluidez, o esfuerzo de fluencia) , y comparando la reología real con la NDR, adicionando un porcentaje de la dosis nominal de la mezcla química que sería requerida (teóricamente) para cambiar la reología real a la reología diana, midiendo el cambio resultante en el valor de la reología y comparando esto con el valor NDR que teóricamente se ha obtenido utilizando el porcentaje de la dosis nominal, y después ajustando la reología adicionando una dosis subsiguiente que toma en consideración la desviación medida como un resultado del primer porcentaje de la adición. Por lo tanto, la presente invención toma en cuenta un paso de "aprendizaje " que se incorpora en la metodología, sin tener que considerar numerosos parámetros como puede ser temperatura, diseño de la mezcla, humedad, y otros factores.

De este modo, un método ejemplar de la presente invención para controlar la reología de una composición cementosa hidratable en un mezclador en donde la energía requerida para operar el mezclador que contiene la composición cementosa se mide y correlaciona con un valor de la reología nominal y en donde se adiciona un agente modificador de la reología en la composición cementosa para modificar su reología consiste en: (a) ingresar en una unidad de procesamiento de la computadora ("CPU") un valor de la reología diana ("TRV") y tamaño de carga para una composición cementosa hidratable que contiene o pretende contener un agente modificador de la reología particular o combinación de agentes modificadores de reologias; y (b) obtener un valor de la reología actual ("CRV") de la composición cementosa hidratable contenida dentro de un mezclador; (c) comparar a través del uso del CPU el valor de la reología actual obtenido en el paso (b) contra un perfil de la dosis-respuesta nominal ("NDR") almacenado en la memoria accesible del CPU y en donde la NDR se basa en al menos una serie de datos en donde diversas cantidades de dosis de un agente modificador de la reología particular o combinación de agentes modificadores de reologías y su efecto correlativo en el valor de la reología (como puede ser revenimiento, prueba de fluidez, o esfuerzo de fluencia) se almacena de manera que se pueda recuperar, y determinando la dosis nominal del agente modificador de la reología particular o combinación de agentes modificadores de reologías requerida para cambiar la CRV obtenida a la TRV especificada en el paso "(a)"; (d) dosificar la composición cementosa hidratable en un mezclador con un porcentaje del agente modificador de la reología particular o combinación de agentes modificadores de reologías que se seleccionan o pre-seleccionan de 5% a 99% con base en la dosis nominal determinada en el paso (c) requerida para cambiar la CRV obtenida a la TRV como se especifica en el paso (a) ; (e) obtener una CRV subsiguiente de la composición cementosa hidratable después de que el porcentaje de la dosis nominal del agente modificador de la reología particular o combinación de agentes modificadores de reologias seleccionan o preseleccionan en el paso (d) se adicionan en y se mezclan de manera uniforme con la composición cementosa hidratable; comparar la dosis seleccionada o preseleccionada en el paso (d) a la dosis de acuerdo con el perfil NDR para el mismo cambio en el valor de la reologia desde el paso (b) hasta el paso (e), y determinando el factor de escalamiento ("SF") por medio de la cual se ajusta la dosis del perfil NDR, donde SF se define como la dosis real del paso (d) dividida por la dosis nominal para obtener el mismo cambio en el valor de la reologia indicado por el perfil NDR; y (f) mezclar en la composición cementosa hidratable el agente modificador de la reologia particular o la combinación de agentes modificadores de reologias en una cantidad calculada en términos de SF multiplicada por la dosis del perfil NDR indicado para convertir la CRV actual medida en el paso (e) a la TRV especificada en el paso (a) .

Si el valor de la reologia diana como puede ser el revenimiento no se alcanzan después de la terminación de los pasos antes mencionados (lo cual se puede deber a cualquier número de factores, como puede ser cambio de temperatura o humedad) , entonces los pasos del proceso (e) y (f) se pueden repetir como se necesite. Además, la reologia del concreto cambia sobre el tiempo. Cada vez que disminuye el valor de la reologia disminuye en una cierta cantidad, se debe adicionar un agente modificador de la reologia (p. ej . , mezcla química) para restaurar el valor de la reologia. Los pasos (e) a (f) se pueden repetir para ajustar el valor de la reologia.

En los métodos preferidos de la invención, los perfiles NDR se calculan con base en un promedio de al menos dos valores de las curvas de la dosis-respuesta (véase p. ej . , la Fig. 2), y, más preferiblemente, un promedio de una pluralidad de valores de la curva de la dosis-respuesta obtenidos a partir de los ensayos del agente modificador de la reologia particular o la combinación de agentes modificadores de reologías (Véase p. ej . , la Fig. 3) .

En otras modalidades ejemplares, el sistema CPU se puede programar para asumir un modo de aprendizaje, mediante el cual las historias de lotes se pueden incorporar en el perfil NDR que después se almacena en la memoria accesible del CPU, y/o el factor de escalamiento se puede redefinir de modo que la dosificación se puede volver más exacta. En otras palabras, el valor de los cambios de la reologia afectados por las dosis del agente modificador de la reologia administrado durante una operación de concreto mezclado se incorporan en la curva de la dosis-respuesta nominal (NDR) o el factor de escalamiento mediante el cual se modifica la curva NDR o el factor de escalamiento (SF); y el valor de la reologia cambia en una operación u operaciones de entrega de concreto mezclado son afectados con base en la curva NDR modificada curva o SF modificado.

Los agentes que modifican la reologia, ejemplares, incluyen agua, una mezcla química (p. ej . , reductores de agua policarboxilato, reductor de agua naftaleno sulfonato formaldehído condensado, reductor de agua melamina sulfonato formaldehído condensado, reductor de agua lignosulfonato, o mezclas que modifican la viscosidad hidrocoloidal como puede ser goma de Welan o derivados de celulosa), o mezclas de éstas. Las mezclas químicas preferidas son como puede ser dispersantes de cemento policarboxilato, los cuales comúnmente se utilizan como superplasticificadores (o los llamados reductores de aguas de alto rango) en el campo del concreto. Siempre que se esté utilizando el mismo agente modificador de la reologia o combinación de agentes modificadores de la reologia como se trató anteriormente para crear el perfil de la dosis respuesta nominal (NDR) , entonces otras variables como puede ser el diseño de la mezcla de concreto, cantidad de agua o cemento o relación agua/cemento, selección o composición del agregado, grado de hidratación, no necesariamente necesita ingresarse al CPU y permanece optativo. Las mezclas que modifican la viscosidad principalmente afectan la viscosidad del concreto, al mismo tiempo que tienen un efecto relativamente menor en otras propiedades.

Otras ventajas y características de la invención se pueden describir de aquí en adelante.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS Otras ventajas y características de la presente invención se pueden entender fácilmente cuando la siguiente descripción detallada de las modalidades preferidas se tome junto con los dibujos anexos en donde La Fig. 1 es una muestra gráfica de una pluralidad de curvas de las dosis-respuestas (perfiles) de diversas mezclas de concreto, mediante la cual se mide el efecto de un agente modificador de la reología particular (p. ej . , mezcla química como puede ser reductor de agua policarboxilato ) después del revenimiento del concreto, como se muestra a lo largo del eje horizontal, se mide contra la dosis del agente modificador de la reologia cuya cantidad, la cual se mide en términos de onzas por yarda cúbica requerido para disminuir el revenimiento del concreto en una unidad, como se muestra a lo largo del eje vertical; La Fig. 2 es otra muestra gráfica en donde se utilizan al menos dos curvas de las dosis-respuestas (etiquetadas mínima y máxima para la conveniencia de la muestra) de un agente modificador de la reologia particular para calcular un perfil de la dosis respuesta promedio, la cual puede funcionar como un perfil de la dosis-respuesta nominal utilizados en los métodos de la invención para el control automatizado sobre la reologia de la mezcla de concreto; y La Fig. 3 es una muestra gráfica en donde el cambio de revenimiento teórico (o nominal) se gráfica contra el cambio de revenimiento real cuando se utilizan los métodos ejemplares de la invención.

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LAS MODALIDADES PREFERIDAS El término "cementoso" como se utiliza en la presente se refiere a un material que contiene cemento Portland y/o sustitutos de cemento Portland que cuando se mezclan con agua funcionan como un aglomerante para mantener juntos los agregados finos (p. ej . , arena), agregados gruesos (p. ej . , piedra triturada o grava), o mezclas de estos.

Los materiales cementosos considerados como "hidratable" o hidráulicos son aquellos que se endurecen mediante la interacción química con agua.

Esos materiales cementosos además pueden incluir polvillo de ceniza, escoria de altos hornos granulada, piedra caliza, o puzolanas naturales, los cuales se pueden combinar con cemento Portland o utilizarse para reemplazar o substituir una parte del cemento Portland sin disminuir seriamente las propiedades hidratables. Un "mortero" se refiere a cemento o mezcla cementosa que tiene un agregado fino como puede ser arena; mientras que "concreto" se refiere más exactamente a un mortero que también contiene un agregado grueso como puede ser piedra triturada o grava.

El uso del término "material cementoso" se puede utilizar de forma intercambiable con el término "concreto, " ya que el concreto la mayor parte de las veces es suministrado por camiones de concreto premezclado que tienen tambores mezcladores giratorios. El término "concreto" como se utiliza en la presente no necesariamente excluye el hecho de que la presente invención se pueda utilizar para entregar materiales que contengan únicamente cemento o sustitutos de cemento (p. ej . , puzolanas) o morteros.

Los materiales cementosos hidratables, como pueden ser las mezclas de concreto, comúnmente contienen uno o más agentes modificadores de las reologías, los cuales pueden incluir agua sola o las mezclas químicas como pueden ser agentes reductores de agua o agentes reductores de agua de intervalo alto llamados "superplastificadores, " agentes que modifican la viscosidad, inhibidores de la corrosión, mezclas reductoras de encogimiento, aceleradores de fraguado, retardadores de fraguado, atrapadores de aire, componentes Air-detrainer, pigmentos, colorantes, fibras para el control de encogimiento plástico o refuerzo estructural, y similares .

La frase "agente modificador de la reología" por lo tanto se entenderá que significa e incluye agua, una mezcla química, o una mezcla de éstas. En muchos casos, una formulación de la mezcla química contendrá un dispersante y agua, por ejemplo. El agente modificador de la reología también puede contener uno o más dispersantes de cemento (p. ej . , reductor de agua policarboxilato) , un componente Air-detrainer o combinación de componentes Detrainer, y otras mezclas.

Como se menciona en la sección de Antecedentes, los camiones mezcladores que entregan concreto que cuentan con equipo de vigilancia y control del revenimiento, como pueden ser sensores hidráulicos y/o eléctricos para medir la energía para girar el tambor mezclador, sensores de velocidad para medir la velocidad de rotación, sensores de temperatura para monitorizar la temperatura atmosférica así como la temperatura de la mezcla, y equipo dispensador, así como las unidades de procesamiento de la computadora (CPU) para monitorizar las señales de los sensores y accionar el equipo dispensador en la actualidad son relativamente bien conocidos en la industria. Por ejemplo, esos sistemas de control de revenimiento, que se pueden utilizar en asociación con sistemas comunicación inalámbricos, se describen en la Patente US 5,713,663; Patente US 6,484,079; US Serie No. 09/845,660 (Publicación No. 2002/0015354A1 ); US Serie No. 10/599,130 (Publicación No. 2007/0185636A1) ; US Serie No. 11/764,832 (Publicación No. 2008/0316856); US Serie No. 11/834,002 (Publicación No. 2009/0037026); y WO 2009/126138. Otro sistema ejemplar para monitorización y control utilizando comunicaciones inalámbricas in combinación con sensores para monitorizar diversas propiedades físicas de la mezcla de concreto se enseña en la Patente US 6,611,755 de Coffee. Estas enseñanzas, así como las referencias de las patentes que se describen anteriormente en la sección de Antecedentes, se incorporan expresamente en la presente para referencia.

Los tambores mezcladores ejemplares contemplados para utilizarse en la presente invención pueden ser lo que se acostumbra montar para rotación en los camiones para entrega de concreto premezclado, como se menciona antes, o en mezcladores fijos que se pueden encontrar en las plantas de mezclado. Esos tambores mezcladores pueden tener una superficie interna tras la cual al menos una cuchilla mezcladora está unida a la superficie interna de modo que gira junto con el tambor mezclador y sirve para mezclar el concreto, incluyendo los agregados contenidos dentro del mezclador.

Se cree que un número de modalidades ejemplares de la invención se pueden practicar utilizando el equipo para monitorizar la mezcla de concreto automatizado disponible comercialmente con ligeras modificaciones que serían evidentes en vista de la invención descrita en la presente. Ese equipo para monitorizar la mezcla está disponible bajo el nombre VERIFI® de Grace Construction Products, Cambridge, Massachusetts, y también de RS Solutions LLC, West Chester, Ohio.

Como se describe anteriormente en el Compendio, un método ejemplar de la invención para controlar la reologia de una composición cementosa hidratable en un mezclador en donde la energía requerida para operar el mezclador que contiene la composición cementosa se mide y correlaciona con un valor de la reología nominal y en donde un agente modificador de la reología particular o combinación de agentes modificadores de la reología se adicionan en la composición cementosa para modificar su reología, consiste en los siguientes pasos: (a) ingresar en una unidad de procesamiento de la computadora ("CPU") un valor de la reología diana ( "TRV" ) y tamaño de carga para una composición cementosa hidratable que contiene o pretende contener un agente modificador de la reología particular o combinación de agentes modificadores de la reología; y (b) obtener un valor de la reología actual ("CRV") de la composición cementosa hidratable contenida dentro de un mezclador; (c) comparar a través del uso del CPU el valor de la reología actual obtenido en el paso (b) contra un perfil de la dosis-respuesta nominal ("NDR") almacenado en la memoria accesible del CPU y en donde el NDR se base en al menos una serie de datos en donde diversas cantidades de un agente modificador de la reologia particular o combinación de agentes modificadores de la reologia y su efecto correlativo en el valor de la reologia (como puede ser revenimiento, prueba de fluidez, o esfuerzo de fluencia) se almacena de manera que se pueda recuperar, y determinar la dosis nominal del agente modificador de la reologia particular o combinación de agentes modificadores de la reologia requeridos para cambiar el CRV obtenido al TRV especificado en el paso "(a)"; (d) dosificar la composición cementosa hidratable en un mezclador con un porcentaje del agente modificador de la reologia particular o combinación de agentes modificadores de la reologia que se seleccionan o preseleccionan desde 5% hasta 99% con base en la dosis nominal determinada en el paso (c) requerida para cambiar el CRV obtenido al TRV como se especifica en el paso (a) ; (e) obtener un CRV subsiguiente de la composición cementosa hidratable después de que el porcentaje de la dosis nominal del agente modificador de la reologia particular o combinación de agentes modificadores de la reologia que se seleccionan o preseleccionan en el paso (d) se adicionan en y se mezclan de forma uniforme con la composición cementosa hidratable; comparar la dosis seleccionada o preseleccionada en el paso (d) con la dosis de acuerdo con el perfil NDR para el mismo cambio en el valor de la reologia desde el paso (b) hasta el paso (e) , y determinar el factor de escalamiento ("SF") por medio del cual se ajusta la dosis del perfil NDR, donde SF se define como la dosis real del paso (d) dividida por la dosis nominal para obtener el mismo cambio en el valor de la reologia indicado por el perfil NDR; y (f) mezclar en la composición cementosa hidratable el agente modificador de la reologia particular o combinación de agentes modificadores de la reologia en una cantidad calculada en términos de SF multiplicado por la dosis del perfil NDR indicado para convertir el CRV actual medido en el paso (e) al TRV especificado en el paso (a) .

Como se describe en el paso (a) , el primer paso del método ejemplar requiere ingresar en una unidad de procesamiento de la computadora ("CPU") únicamente dos piezas de información: el valor de la reologia diana ("TRV") y el tamaño de carga para la composición cementosa hidratable determinada que se colocará en el mezclador. El ingreso de estos dos puntos de datos se puede realizar mediante el lote maestro en la planta de premezclado, por medio del conductor del camión, u operador en el sitio de la construcción. De hecho, este ingreso se puede realizar por medio de quien esté a cargo de la entrega del concreto y no requiere el ingreso de otros parámetros como puede ser temperatura, humedad, y otros factores que son optativos. el valor de la reologia diana (TRV) puede ser cualquiera de los factores de la reologia cuya medición en valores unitarios que se acostumbra emplear, como puede ser: revenimiento (comúnmente medido en términos de unidades de longitud, p. ej . , pulgadas); prueba de fluidez (longitud, p. ej., pulgadas); esfuerzo de fluencia (comúnmente medido en términos de esfuerzo, p. ej . , libras por pulgada cuadrada o paséales); viscosidad (pascales/segundos ) ; fluidez (longitud); y tixotropia (pascales/segundo) . El tamaño de carga se puede ingresar en el CPU en términos de peso o volumen total del lote de concreto (p. e . , yardas cúbicas) incluyendo todos los componentes. Si el TRV se define en términos de revenimiento, entonces la medición para el revenimiento con las siguientes normas: ASTM C 143-05, AASHTO T 119, o EN 12350-2. Si el TRV se define en términos de prueba de fluidez, entonces esta medición se puede hacer de acuerdo con la norma ASTM C1611-05. Si el TRV se define en términos de la prueba de expansión, entonces esto se puede hacer de acuerdo con la norma DIN EN 12350-5.

El agente modificador de la reologia o combinación de agentes modificadores de la reologias mencionados en el paso (a) significa y se refiere a agua, mezcla (s) química (s), o mezcla de éstas que están presentes en el concreto que se utilizó para generar la serie o series de datos que proporcionan el perfil de la dosis-respuesta nominal ("NDR") mencionado en el paso (c) asi como en el concreto que está siendo ajustado, es decir, cuyo tamaño de carga se ingresa en el CPU en el paso (a) y cuyo valor de la reologia (CRV) actual se obtiene en el paso (b) . Es importante para los propósitos de calibración (es decir, generar el perfil NDR) para utilizar el o los agentes modificadores de la reologia idénticos o similares para el perfil NDR así como para su dosificación en el concreto.

Las "mezclas químicas" preferidas adecuadas para utilizarse en los métodos de la presente invención incluyen reductores de agua y superplastificadores comúnmente utilizados en la industria del concreto. Los preferidos entre estos son los polímeros dispersantes de cemento que contienen ácido (poli ) carboxílico y/o grupos salinos y grupos (poli) oxialquileno (mencionados en la presente como " polímeros policarboxilato").

De este modo, por ejemplo, el "agente modificador de la reología o combinación de agentes modificadores de la reología, " como se emplea esta frase en el paso (a), se puede referir a uno o más ingredientes activos, como puede ser uno o más polímeros policarboxilato, los cuales, a su vez, se pueden utilizar con arrastradores de aire u otras mezclas que pueden tener un efecto en la reología del concreto. La concentración de uno o más ingredientes activos es muy importante. Uno puede necesitar establecer y utilizar otro perfil de la dosis-respuesta nominal (NDR) si se adiciona u omitir un ingrediente activo particular de la formulación de mezclas químicas. Se verá que los polímeros dispersantes afectan la reología y parecerá que son los "ingredientes activos" de modo que es preferible que los mismos polímeros se utilicen en el perfil NDR; este mismo razonamiento aplica para otros componentes como pueden ser los componentes arrastradores y/o Air-detrainer si por su cantidad y/o naturaleza tendrían un profundo efecto en la reología.

Como uno de los beneficios de la presente invención es que es auto correctivo, puede ser posible obtener exactitud alta incluso donde el polímero dispersante del cemento es diferente y donde otros ingredientes activos pueden ser diferentes en naturaleza y cantidad. Sin embargo, cuando se utiliza el método de la presente invención, es preferible iniciar con el mismo agente modificador de la reología o la misma combinación de agentes modificadores de la reología y compensar cualquier diferencia en sus concentraciones.

En el paso (b) del método ejemplar, este segundo paso requiere que el sistema determine el valor de la reología actual ("CRV") de la composición cementosa hidratable contenida dentro del mezclador. Éste se almacena en la memoria accesible del CPU porque proporcionará un punto de referencia para los pasos posteriores.

En el paso (c) del método ejemplar, el CPU compara el valor de la reología actual (CRV) obtenido en el paso (b) con el perfil de la dosis-respuesta nominal ("NDR") almacenado en la memoria accesible del CPU. Como se mencionó anteriormente, este perfil NDR se basa en al menos una serie de datos en donde se mide el efecto de diversas cantidades de dosis de un agente modificador de la reologia particular o agentes en reologia (p. ej . , revenimiento, prueba de fluidez, esfuerzo de fluencia, etc.) . Aunque el método de la invención puede trabajar con una serie de datos en donde el efecto del agente modificador de la reologia se correlaciona en reologia, se prefiere utilizar un perfil NDR que se genera utilizando al menos dos series de datos, y es más preferible utilizar un perfil NDR que se genera utilizando una pluralidad de series de datos.

Por ejemplo, la Fig. 2 muestra dos curvas de las dosis- respuestas (etiquetadas mínimo y máximo) mediante lo cual el revenimiento (pulgadas) de una composición de concreto se gráfico contra la cantidad del agente modificador de la reologia particular (una mezcla de concreto que modifica el revenimiento) necesario para cambiar el revenimiento en una unidad (p. ej . , para cambiar el revenimiento una pulgada, como puede ser de 2 pulgadas a tres pulgadas de) . El perfil de la dosis-respuesta nominal (o curva) entonces se toma como el promedio de las dos curvas de las dosis-respuestas (mínimo y máximo) .

Como un ejemplo más preferido, la Fig. 1 muestra una pluralidad de curvas de las dosis-respuestas cuyos o promedios proporcionan un perfil de la dosis-respuesta nominal ("NDR") que se puede utilizar como una referencia durante una operación de entrega.

En el paso (d) , el CPU e programa para dosificar la composición cementosa hidratable en el mezclador utilizando un porcentaje seleccionado o pre-seleccionado de la cantidad ideal del agente modificador de la reologia que seria determinada por el perfil NDR para cambiar el valor de la reologia actual (CRV) , como se determina en el paso (b) , al valor de la reologia diana (TRV) ingresado en el paso (a) . El porcentaje puede ser de 50% a 95% de la cantidad ideal (o nominal) , y más preferiblemente seria de aproximadamente 50%-90%; y más preferiblemente seria de 50%-80%. En general, el porcentaje inferior en estos intervalos es preferible para esta primera dosis hasta que se obtenga la confianza .

En el paso (e) , el CPU se programarla para obtener el valor de la reologia actual (CRV) subsiguiente de la composición cementosa hidratable después de que el porcentaje de la dosis nominal del agente modificador de la reologia particular (p. ej . , mezcla química) administrada en el paso (d) se adicionó en y se mezcló de forma uniforme con la composición cementosa hidratable.

El CPU compararía el efecto nominal (o teórico) en el valor de la reología del porcentaje de la dosis seleccionada o preseleccíonada en el paso (d) al valor de la reología actual subsiguiente (CRV subsiguiente) y después determinar el factor de escalamiento ("SF") por medio del cual se ajusta la dosis del perfil NDR, donde SF se define como la dosis real del paso (d) dividida por la dosis nominal para obtener el mismo cambio de la reología indicado por el perfil NDR.

En el paso (f), el CPU se programaría para mezclar en la composición cementosa hidratable una dosis subsiguiente del agente modificador de la reología. La cantidad de esta dosis subsiguiente se calcularía multiplicando el factor de escalamiento (SF) calculado en el paso (e) por la cantidad teóricamente necesaria, de acuerdo con el perfil de la dosis-respuesta nominal (NDR) , para cambiar el valor de la reología actual subsiguiente (CRV) medido en el paso (e) al valor de la reología diana (TRV) especificada en el paso (a) .

Los pasos (e) y (f) se pueden repetir cuando el valor de la reología actual (CRV) sea menor que o mayor que el valor de la reología diana (TRV) en una cantidad predeterminada. Esto se puede hacer automáticamente, por ejemplo, programando el CPU para repetir estos pasos cuando la diferencia entre el CRV y TRV exceda una cantidad predeterminada. Si la diferencia entre el CRV y TRV es menor que la cantidad predeterminada, el CPU se puede programar para activar una alarma para indicarle al operador que la mezcla de concreto está lista para ser descargada y vaciada.

Como se menciona antes, los métodos preferidos de la invención implican el uso de un perfil de la dosis-respuesta nominal (NDR) que se deriva de un promedio de al menos dos series de las curvas de las dosis-respuestas para el agente modificador de la reologia particular, como se muestra en la Fig. 2; y, más preferiblemente, de un promedio de una pluralidad de curvas de las dosis-respuestas para la(s) mezcla (s) química (s) particular (es ) , como se muestra en la Fig. 1. Las curvas de las dosis-respuestas de la Fig. 1 en sugerencias particulares, por las amplitudes variantes de las curvas, esos diversos parámetros como pueden ser diseño de la mezcla de concreto, temperatura, grado de hidratación, relación de agua/cemento, y cantidades de agregado pueden variar ligeramente (o incluso de forma importante) de lote en lote. Incluso, el hecho de que las diversas curvas de las dosis-respuestas no intersequen llevó a los inventores de la presente a comprender que estos otros diversos parámetros no necesariamente necesitan conservarse constantes con el fin de establecer el perfil de la dosis-respuesta nominal (NDR) porque el promedio de estas curvas de las dosis-respuestas tendrían un comportamiento similar en términos de calcular las cantidades del agente modificador de la reología necesarias para cambiar el valor de la reología (p. ej . , revenimiento) de un valor al siguiente (p. ej . , del revenimiento de 2 pulgadas a, es decir, cinco pulgadas) .

Por lo tanto, los métodos ejemplares de la invención implican un perfil de la dosis respuesta nominal (NDR) implicando el uso de una pluralidad de series de datos con al menos un parámetro no homogéneo. Este parámetro puede, por ejemplo, ser el diseño de la mezcla de concreto, temperatura de la reacción, grado de hidratación del cemento, la relación agua/cemento, y la cantidad de agregado o relación de cemento/agregado. Estos pueden variar de lote a lote en las series de datos que forman el perfil NDR (Véase p. ej . , La Fig.l).

Además, otros métodos ejemplares de la invención contienen el uso de un perfil de la dosis-respuesta nominal (NDR) que se deriva de las series de datos que tienen al menos dos parámetros no homogéneos, e incluso más de dos parámetros no homogéneos, como puede ser diferente diseño de mezcla de concreto, fuente de ingredientes de la mezcla de concreto, temperatura, hidratación, relaciones de agua/cemento, diferentes cantidades o relaciones de agregddo, y diseños de la mezcla de concreto. Siempre que el agente modificador de la reologia particular (p. ej., mezcla de agua y/o concreto o combinación de las mezclas químicas) utilizadas para ajustar el perfil NDR y para obtener un valor de la reologia actual es/son idénticos o considerablemente similares, el comportamiento de inclinación de la curva de las dosis-respuestas es similar de un unidad de valor de la reologia a la siguiente. De hecho, incluso si dos agentes modificadores de la reologia varían en composición pero son similares en rendimiento, puede ser posible utilizar el mismo perfil NDR para ambos.

En otras modalidades ejemplares de la invención, el proceso para monitorizar el cambio de la reologia puede implicar el uso de más de un tipo de agente modificador de la reologia (o mezcla química) con cada tipo de agente modificador de la reologia que tenga su propio factor de escalamiento (SF), el perfil de la dosis-respuesta nominal, o ambos. Por ejemplo, uno puede establecer los perfiles NDR para la combinación de las mezclas químicas como puede ser: reductor de agua de alto intervalo con mezcla que modifica la viscosidad; reductor de agua de intervalo normal con reductor de agua de alto intervalo; reductor de aguas con aceleradores de fraguado, retardantes de fraguado, o combinaciones de estos; reductor de aguas con de alto intervalo con mezclas que modifican la tixotropia; y similares.

En aún otras modalidades ejemplares, el método de la invención se puede modificar de modo que más de una reologia diana se puede especificar y cumplir dentro de la misma operación de entrega de la mezcla de concreto. Por ejemplo, uno puede utilizar múltiples reologias dianas, como puede ser revenimiento diana durante el tránsito (desde el lote o planta de operación al sitio de trabajo) y durante la colocación (después de que los camiones llegaron al sitio de trabajo donde se va a vaciar la mezcla). Como otro ejemplo, uno puede definir dos reologias dianas que la mezcla de concreto debe alcanzar dentro de la misma operación/proceso de entrega y al mismo tiempo, como puede ser la prueba de fluidez y viscosidad plástica. Es posible, en otras palabras, tener un agente modificador de la reologia o combinación de agentes (p. e j . , paquetes de mezclas) para modificar la prueba de fluidez (caracterizado por la dispersión del concreto desde un cono de revenimiento separado) y tener otro agente modificador de la reologia o combinación de agentes para modificar la viscosidad plástica (caracterizada por la tensión de cizallamiento dividida por la velocidad de cizallamiento).

En otra modalidad ejemplar, el factor de escalamiento se calcula como un promedio ponderado de todas las dosis-respuestas en una carga o diseño de mezcla determinados. En otras palabras, en una serie de operaciones de entrega en las cuales se derivan diversos factores de escalamiento, el factor de escalamiento utilizado en la operación de entrega actual se puede basar en un promedio de todos los factores de escalamiento calculados, pero principalmente con base en los datos obtenidos de las más recientes operaciones de entrega.

Aunque la invención se describe en la presente utilizando un número limitado de modalidades, no se pretende que estas modalidades especificas limiten el alcance de la invención como de otro modo se describe y reclama en la presente. Existen modificaciones y variaciones de las modalidades descritas. Más específicamente, el siguiente ejemplo se da como una muestra especifica de una modalidad reclamada de la invención. Se debe entender, que la invención no está limitada a los detalles específicos establecidos en el ejemplo. Todas las partes y porcentajes en los ejemplos, así como en el resto de la especificación, son en peso a menos que se especifique de otro modo.

Además, cualquier intervalo de números mencionados en la especificación o reivindicaciones, como puede ser el que representa una serie de propiedades particulares, unidades de medida, condiciones, estados físicos o porcentajes, se pretende que literalmente incorporen expresamente en la presente como referencia o de otro modo, cualquier número que se encuentre dentro de ese intervalo, incluyendo cualquier subserie de números dentro de cualquier intervalo así mencionado. Por ejemplo, cuando se describe un intervalo numérico con un límite inferior, RL, y un límite superior RU, cualquier número R que se encuentre dentro del intervalo se describe específicamente. En particular, los siguientes números R dentro del intervalo se describen específicamente: R = RL + k*(RU -RL), donde k es una variable que varía desde 1 % hasta 100% con un incremento de 1%, p. ej., k es 1%, 2%, 3%, 4%, 5%. ... 50%, 51 %, 52%, ... 95%, 96%, 97%, 98%, 99%, o 100%. Más aún, cualquier intervalo numérico representado por cualquiera de dos valores de R, como se calcula antes, también se describe específicamente.

EJEMPLO 1 Se hizo una mezcla de concreto en un mezclador de laboratorio sin adicionar ninguna mezcla química. El revenimiento se midió separando muestras y colocándolas en un cono de revenimiento de acuerdo con la norma AST C143-05. Cuando se hizo esta prueba, la primera mezcla se descartó. Inmediatamente después de esto, se hizo otra mezcla de concreto con el mismo diseño de la mezcla de concreto en el mismo mezclador de laboratorio pero esta vez con una mezcla química (reductor de agua de policarboxilato ) , y el revenimiento se midió nuevamente utilizando la misma prueba normalizada de cono). Cuando se hizo esta prueba, la mezcla se descartó. También se hizo una pluralidad de otras mezclas de concreto sucesivas del mismo diseño de la mezcla de concreto e idénticos factores de mezcla (p. ej., temperatura, tipo de cemento, cantidad de aire y agua, relación de agua/cemento, etc.) en el mezclador de laboratorio, pero cada una variando únicamente en la cantidad de dosificación del reductor de agua de polímero de policarboxilato. Excepto para la dosis de la mezcla del reductor de agua, todas las otras variables se conservaron constantes. Cada mezcla sucesiva se descartó después de la prueba de cono de revenimiento.

Los datos para las mezclas de concreto anteriores se muestran como una línea graficada en la Fig. 1.

El proceso anterior se repitió, pero para cada reiteración se varió uno de los factores de mezclado mientras todos los demás factores se conservaron constantes. Los diversos factores de mezclado incluyeron: la temperatura de los materiales, la cantidad y tipo de cemento, tipo de agregado fino, tipo de agregado grueso, cantidad de aire en el concreto, cantidad de agua, y relación de agua a cemento.

Los datos para estas mezclas de concreto que tienen diversos factores de mezclado también se graficaron como las diversas líneas que se muestran en la Fig. 1.

De forma sorprendente, los inventores descubrieron que las curvas de la dosis-respuesta, como se muestra en la Fig. 1, no intersecan. Los inventores de la presente de este modo descubrieron que el revenimiento de la mezcla de concreto se puede ajustar con referencia al comportamiento de cualquier curva o un promedio de todas esas curvas de dosis respuesta, y que el comportamiento de esa curva o pluralidad de curvas puede servir como una curva de la dosis-respuesta nominal o de referencia durante la operación de producción en tiempo real.

La Fig 2. es una versión simplificada de La Fig. 1 que muestra las curvas de la dosis-respuesta "mínima," "máxima," y promedio. La curva de la dosis-respuesta promedio que se muestra en la Fig. 2 puede servir como la curva de la dosis-respuesta nominal durante la operación producción en tiempo real.

Ej emplo 2 El método ejemplar de la invención se probó en el campo utilizando un camión de concreto premezclado con un sistema de dosificación y monitorización automatizado proporcionado por RS Solutions LLC de Ohio, disponible comercialmente con el nombre comercial VERIFI . Este sistema de monitorización puede medir el revenimiento con base en la presión hidráulica y velocidad del tambor de mezclado. Este sistema también puede inyectar la mezcla química en forma líquida en el tambor de mezclado desde un tanque de almacenamiento químico pequeño montado en el guardabarros. (También se hace referencia a la Publicación de la Patente US 2009/0037026, Sostaric et al., descrita en la sección de Antecedentes).

Sobre un periodo de meses se preparó una variedad de mezclas de concreto en el camión de concreto premezclado. Antes de esta prueba, se obtuvo un perfil de la dosis-respuesta nominal, similar al proceso antes descrito en el Ejemplo 1, y éste se utilizó como la referencia o el perfil de la dosis de referencia "nominal" ( "NDR" ) .

Se corrió un número de pruebas utilizando el método ejemplar de la invención para diferentes operaciones de entrega de concreto premezclado, en donde el NDR se utilizó mediante la unidad de procesamiento de la computadora del sistema de dosificación y monitorización automatizado para cada muestra de mezcla de concreto sucesiva preparada en el tambor mezclador. Las mezclas producidas en el tambor sobre las siguientes pocas semanas experimentaron variaciones naturales en términos de temperatura, materias primas, proporciones de la mezcla (p. ej . , relación de agua/cemento, relación de agua/agregado, relación de agregado fino/grueso, etcétera) .

La cantidad de agua que reduce la mezcla (con base en ácido policarboxílico) se dosificó de acuerdo con el método de la invención como se describe en la sección Compendio anterior.

Como se muestra en la Fig. 3, el uso del método resultó en cambios del revenimiento en la mezcla de concreto que estuvieron muy cerca de los cambios pronosticados cuando se utilizó la curva de la dosis-respuesta nominal (NDR) como una referencia. Véanse los pasos del método (a) hasta (f) en la sección Compendio anterior. Cuando se aplica primero la curva NDR, el cambio de revenimiento se utiliza entonces para desarrollar el factor de escalamiento (SF) que se utiliza después en la siguiente adición de mezcla. La Fig. 3 muestra que los valores de cambio de revenimiento reales medidos (se muestra por medio de los puntos) casi coincide con los valores de cambio de revenimiento teóricos.

Los principios, modalidades preferidas y modos de operación de la presente invención se han descrito en la especificación anterior. La invención que se pretende que esté protegida en la presente, sin embargo, no se debe considerar como limitada a las formas particulares descritas, ya que éstas deben considerarse como ilustrativas en lugar de restrictivas. Los expertos en la técnica pueden hacer variaciones y cambios sin salir del espíritu de la invención.

Claims

REIVINDICACIONES i. Un método para controlar la reologia de una composición cementosa rehidratable en un mezclador en donde la energía requerida para operar el mezclador que contiene la composición cementosa se mide y correlaciona con un valor de la reologia nominal y en donde un agente modificador de la reologia o la combinación de agentes modificadores de la reologia se adiciona a la composición cementosa para modificar su reologia, en donde el mejoramiento consiste en: (a) ingresar en una unidad de procesamiento de la computadora (CPU) un \alor diana de la reologia ( " TRV" ) y el tamaño de carga para una composición cementosa hidratable que contiene o pretende contener un agente modificador de la reologia particular o combinación de agentes modificadores de la reologia; y (b) obtener un ¾alor de reologia actual ("CRV") de la composición cementosa hidratable que está contenida dentro de un mezclador; (c) comparar a través del uso de una CPU el valor de la reologia actual obtenido en el paso (b) contra un perfil de la dosis-respuesta nominal ("NDR") almacenado en la memoria accesible de la CPU y en donde la NDR se basa en al menos una serie de datos en donde diversas cantidades de dosis de un agente modificador de la reologia particular o combinación de agentes modificadores de la reologia y su efecto correlativo en el valor de la reologia ¦ (como puede ser revenimiento, prueba de fluidez, o esfuerzo de fluencia) se almacenan de manera que se puedan recuperar y se determina la dosis nominal del agente modificador de la reologia o combinación de agentes modificadores de la reologia necesarios para cambiar la CRV obtenida a la TRV especificada en el paso "(a)"; (d) dosificar la composición cementosa hidratable en un mezclador con un porcentaje del agente modificador de la reologia particular o combinación de agentes modificadores de la reologia que se seleccionan o preseleccionan del 5% al 99% con base en la dosis nominal determinada en el paso (c) necesaria para cambiar el CRV obtenido al TRV como se especifica en el paso (a); (e) obtener un CRV subsiguiente de la composición cementosa hidratable después de que el porcentaje de la dosis nominal del agente modificador de la reologia particular o combinación de agentes modificadores de la reologia que se seleccionan o preseleccionan en el paso (d) se adicionan en y se mezclan de forma uniforme con la composición cementosa hidratable; comparar la dosis seleccionada o preseleccionada en el paso (d) a la dosis de acuerdo con el perfil NDR para el mismo cambio en el valor de la reologia del paso (b) al paso (e), y determinar el factor de escalamiento ("SF") mediante el cual se ajusta la dosis del perfil NDR, donde SF se define como la dosis real del paso (d) dividido por la dosis nominal para obtener el mismo cambio en el valor de la reologia indicado por el perfil NDR; y (f) mezclar en la composición cementosa hidratable el agente modificador de la reologia o combinación de los agentes modificadores de la reologia en una cantidad calculada en términos de SF multiplicado por la dosis del perfil NDR indicador para convertir el CRV actual medido en el paso (e) al TRV especificado en el paso (a).
2. El método de de acuerdo con la reivindicación 1 en donde los pasos (e) y (f) se repiten cuando el CRV es menor que o mayor que el TRV en una cantidad predeterminada .
3. El método de acuerdo con la reivindicación 1 en donde el perfil NDR descrito en el paso (c) se deriva como un promedio de al menos dos series de curvas de las dosis-respuestas para el agente modificador de la reologia particular o combinación de agentes modificadores de la reologia.
4. El método de acuerdo con la reivindicación 1 en donde el perfil NDR descrito en el paso (c) se deriva como un promedio de una pluralidad de curvas de las dosis-respuestas para el agente modificador de la reologia particular o combinación de agentes modificadores de la reologia .
5. El método de acuerdo con la reivindicación 4 en donde, en el perfil NDR, al menos dos curvas de las dosis-respuestas contienen al menos un parámetro no homogéneo seleccionado del diseño de la mezcla de concreto, fuente del ingrediente de la mezcla de concreto, temperatura, grado de hidratación, relación agua/cemento, y cantidad de agregado.
6. El método de acuerdo con la reivindicación 5 en donde, en el perfil NDR, al menos dos curvas de las dosis-respuestas contienen al menos dos parámetros no homogéneos seleccionados del diseño de la mezcla de concreto, fuente de ingredientes de la mezcla de. concreto, temperatura, grado de hidratación, relación de agua/cemento, y cantidad de agregado.
7. El método de acuerdo con la reivindicación 4 en donde el agente modificador de la reologia particular o combinación de agentes modificadores de la reolog a consiste en agua , al menos un dispersante de cemento, o mezcla de estos.
8. El método de acuerdo con la reivindicación 7 en donde el al menos un agente modificador de la reologia es un dispersante de cemento.
9. El método de acuerdo con la reivindicación 8 en donde el dispersante de cemento es un lignosulfonato, sulfonato de naftaleno, sulfonato de melamina, policarboxilato, o mezclas de estos.
10. El método de acuerdo con la reivindicación 8 en donde el dispersante de cemento es un polímero de policarboxilato .
11. El método de acuerdo con la reivindicación 1 en donde el mezclador es un tambor mezclador giratorio montado en camión para entrega de concreto premezclado.
12. El método de acuerdo con la reivindicación 1 en donde el valor de la reologia es el revenimiento que se correlaciona con el revenimiento de un cono de revenimiento estándar de 12 pulgadas.
13. El método de acuerdo con la reivindicación 1 en donde el valor de la reología es la prueba de fluidez.
14. El método de acuerdo con la reivindicación 1 en donde el valor de la reología es el esfuerzo de fluencia.
15. El método de de acuerdo con la reivindicación 1 en donde el valor de la reología es tixotropía.
16. El método de acuerdo con la reivindicación 1 en donde el valor de la reología es la viscosidad plástica.
17. El método de acuerdo con la reivindicación 1 en donde el valor de la reología se dispersa por expansión.
18. El método de acuerdo con la reivindicación 1 en donde los cambios del valor de la reología efectuados por las dosis administradas durante una operación de entrega de concreto premezclado se incorpora en la curva de la dosis-respuesta nominal (NDR) o factor de escalamiento por medio del cual la curva NDR o factor de escalamiento (SF) se modifica; y el valor de la reología subsiguiente cambia en la misma o una operación subsiguiente de entrega de concreto premezclado operación se efectúan con base en la curva NDR modificada o el SF modificado.