MX2014006975A - Gestion multivariada del aire atrapado y reologia en mezclas cementosas. - Google Patents

Abstract

La invención se refiere a un método y sistema para vigilar y ajustar tanto el contenido de aire y las propiedades reológicas (p. ej., revenimiento, flujo del revenimiento) de una mezcla de concreto hidratable contenida dentro de un mezclador de concreto. El sistema al mismo tiempo rastrea la dosificación de la mezcla modificadora de la reología (dispersante de cemento polímero policarboxilato) y el agente para el control de aire o "ACA" (agente atrapador de aire) por referencia a al menos cuatro curvas o perfiles de la dosis-respuesta nominal ("NDR"), al menos cuatro de cuyos perfiles NDR se basan en los comportamientos respectivos del ACA y el agente modificador de la reología sobre el contenido de aire y la reología.

Description

GESTIÓN MÜLTIVARIADA DEL AIRE ATRAPADO Y REOLOGÍA EN MEZCLAS CEMENTOSAS Inventores: Eric Koehler, Mark Roberts Campo de la invención La presente invención se refiere a la fabricación de concreto, y más particularmente a un método para vigilar y ajustar el aire atrapado y las propiedades de reologia (por ejemplo, revenimiento, flujo de revenimiento) en un concreto fresco contenido en un tambor mezclador de concreto utilizando un sistema de control del proceso.

Antecedente de la invención En la Solicitud EUA Serie No. 11/834,002, Sostaric et al. describieron que los plastificadores y agentes atrapadores de aire se pueden dosificar en el concreto contenido en el tambor mezclador de un camión de entrega utilizando un sistema de control del proceso. Sin embargo, no se había explicado cómo las propiedades reológicas, por un lado, y, las propiedades del aire, por otro lado, se podrían controlar al mismo tiempo.

Se sabía, sin embargo, que el "revenimiento" o fluidez se puede vigilar y ajustar individualmente utilizando un sistema de control del proceso. Esto se hace midiendo la energía requerida para girar el concreto en un tambor mezclador utilizando diversos sensores; correlacionando los valores de la energía con los valores de revenimiento (utilizando una prueba normalizada de cono de revenimiento) ; y almacenando esta información en la memoria de modo que una unidad de procesamiento de la computadora ("CPU") puede correlacionar los valores de la energía y revenimiento. Véase por ejemplo, las Patentes EUA 4, 008, 093 y 5, 713, 663. A medida que el concreto se endurece sobre el tiempo, debido a la hidratación, evaporación, y/u otros factores, se requiere mayor energía para girar el tambor, y la CPU se puede programar para la activación de los dispositivos para inyectar agua o dispersante químico en la mezcla de concreto.

Numerosas Patentes han declarado que diversas propiedades de las mezclas de concreto se pueden vigilar y ajusfar a través del uso de dispositivos sensores que están conectados a una CPU. Por ejemplo, en la Patente EUA No. 5,713,663, Zandberg et al. desplegaron sensores para medir las cantidades de agua del lote y ingredientes particulados, contenido de humedad en la arena, tiempo, y otros factores (Véase por ejemplo, col. 8, líneas 3-14) . En la Publicación de la Patente EUA No. 2009/0037026, Sostaric et al. se refirieron a los sensores para detectar la temperatura del tambor mezclador, velocidad de rotación, "aceleración/desaceleración/inclinación, " vibración, y otras propiedades. Estas y otras publicaciones de la técnica anterior contienen la sugerencia común de que los datos compilados por los sensores se pueden enlistar en gráficas "de búsqueda".

Sin embargo, para todas estas prescripciones relacionadas con la utilidad de los datos derivados de los sensores, la vigilancia y control de la reologia (por ejemplo, revenimiento) y el contenido de aire atrapado no se ha obtenido de forma exacta o confiable o integrado en la práctica. Aunque en general se sabe que cambiando el contenido de aire afecta el revenimiento y viceversa, la industria del concreto no ha sido capaz de predecir cuál debe ser el revenimiento de una mezcla de concreto, por ejemplo, doblando o multiplicando los niveles del aire atrapado. En otras palabras, aunque el revenimiento debe ser aumentado como una proposición general aumentando el contenido de aire, la extensión precisa a la cual se debe aumentar el revenimiento no ha sido predicha de forma confiable con base en cuanta mezcla de aire atrapado ("AEA") se introduce en la mezcla de concreto. Como resultado, los dispositivos de la técnica anterior se han enfocado únicamente en ajustar el revenimiento u otras propiedades reológicas en el camión.

Para el concreto sin AEA, adicionar dispersante de cemento comúnmente tiene efectos insignificantes en el contenido de aire y los dispositivos de la técnica anterior se diseñaron únicamente para ajustar el revenimiento. Sin embargo, en el concreto con aire atrapado, los inventores de la presente consideran que cambiando la reologia adicionando los dispersantes de cemento afecta considerablemente el contenido de aire. Ellos creen que un enfoque integrado para controlar tanto la reologia como el contenido de aire se necesita para esos casos.

El problema es que no hay correlación consistente o lineal entre las propiedades reológicas como puede ser el revenimiento y el uso de las AEA en las mezclas de concreto. Esto se debe principalmente a la naturaleza del concreto, el cual es inconsistente de lote a lote, e incluso de día a día. Muchos factores originan esta inconsistencia: incluyendo la variabilidad en el diseño de la mezcla del lote, calidad y fuente de los ingredientes, condiciones de procesamiento (por ejemplo, temperatura, humedad, revoluciones necesarias para el tambor mezclador particular) , y la naturaleza del dispersante y AEA empleado. Como se explica más de aquí en adelante, los dispersantes químicos y las AEA pueden tener efectos adversos e impredecibles en el rendimiento del otro.

La técnica anterior está desprovista de enseñanzas precisas acerca de cómo administrar las AEA y los dispersantes utilizando un enfoque integrado en un mezclador de concreto. Los inventores de la presente creen que el número de problemas creados por las AEA para los productores de mezcla lista, contratistas, y propietarios exceden por mucho aquellos creados por todas las otras mezclas. Casi todo influye en el rendimiento de las AEA: por ejemplo, ambiente y temperaturas del concreto, tiempo de viaje desde la planta al lugar, tiempo de mezclado, tipo de cemento, y la naturaleza y variabilidad de los dispersantes de cemento (particularmente los superplastificadores policarboxilato) .

Hay diferentes tipos de aire en el concreto: el aire retenido y el aire atrapado. El "aire atrapado" resulta del proceso de mezclado, por medio del cual el aire es envuelto mecánicamente (generalmente 1.5% por volumen de concreto) revolviendo los agregados o moviendo las paletas dentro del tambor mezclador. Ese aire atrapado es visible para el ojo como huecos en forma irregular cuando se ven, por ejemplo, en una sección transversal cosida del concreto endurecido. Por otro lado, "el aire atrapado" tiene la forma de huecos en forma esférica, microscópicos; de esta forma se distribuyen más fácilmente a través de toda la mezcla. El dimensionamiento y la separación de las burbujas de aire atrapado es importante para mejorar la durabilidad del concreto sometido a condiciones de congelamiento/descongelamiento. Las mezclas con aire atrapado se utilizan para formar y para estabilizar estos huecos microscópicos en el concreto.

Lo que complica el asunto es que la medición común del aire atrapado en el concreto implica una lectura del porcentaje de la cantidad total de aire, es decir ambos: aire "atrapado" y "retenido". Donde la lectura del porcentaje es de 6% de aire, por ejemplo, significa que aproximadamente 1.5% del total de aire es retenido, mientras que 4.5% es el aire atrapado.

Otra complicación es el hecho de que el tambor mezclador de concreto y el movimiento del camión de entrega, el cual es empujado por viajar sobre carreteras y superficies irregulares, pueden aumentar la cantidad relativa de aire "atrapado". Por otro lado, mientras más largo sea el tiempo que el concreto está siendo transportado en el camión, será más el contenido de agua libre en el concreto que disminuye debido a la evaporación y la hidratación. Como el agua es necesaria para la formación de burbujas de aire, el porcentaje de aire total, incluyendo el aire atrapado, puede disminuir.

Aún otro factor de complicación es que diferentes clases de las AEA tienen diferentes efectos en la formación de burbujas en la mezcla de concreto y pueden ser influenciadas de diferente forma dependiendo del tipo de dispersante utilizado.

Una sal derivada de la madera tipo AEA, como puede ser la resina Vinsol, frecuentemente se utiliza en mezclas de concreto con poca agua para obtener una buena estructura de burbujas. Cuando se adiciona un superplastificador, como puede ser para obtener un revenimiento más elevado en los niveles de aire atrapado al verterlo, tienden a disminuir. Esto continua mientras el concreto se mezcla en el camión. La adición de la mezcla con aire atrapado de este modo se requiere para esta situación.

Por otro lado, una resina sintética tipo AEA (por ejemplo, sales de ácidos grasos o aceite de resina de madera) trabajan de forma diferente en que tiende a atrapar burbujas más pequeñas a medida que aumenta el revenimiento. De este modo, si se adiciona agua a la mezcla de concreto al vaciarla, la cantidad del aire atrapado puede aumentar potencialmente a niveles excesivos en ciertas situaciones.

En vista de lo anterior, los inventores de la presente creen que un método nuevo y el sistema de control de proceso automatizado se necesita para integrar y vigilar y ajustar simultáneamente tanto el aire como las propiedades reológicas, utilizando adiciones de componentes separados de un componente de la mezcla de control de aire y un componente de la mezcla de control de la reologia, el cual en la presente ha tenido efectos impredecibles y adversos sobre el otro y sobre la mezcla de concreto resultante.

Breve descripción de la invención Al superar las desventajas de la técnica anterior, la presente invención proporciona un método y sistema de gestión de control del proceso para vigilar y ajustar el aire y reologia (por ejemplo, revenimiento, flujo de revenimiento, tensión de deformación) en mezclas cementosas hidratables como puede ser el concreto en un tambor mezclador.

El sistema y métodos de la invención son adecuados para ajustar las propiedades del concreto en un tambor mezclador a través de la vigilancia automatizada y la adición controlada de aditivos, incluyendo al menos un dispersante de cemento que consiste en agua, dispersante de polímero, o mezcla de estos; e incluyendo al menos una mezcla para controlar el aire (ACA) como puede ser una mezcla atrapadora de aire (AEA) , una mezcla vaciadora de aire (ADA) , o una mezcla de éstas (AEA/ADA) .

Un sistema y método ejemplar de la invención para vigilar y ajustar el nivel de aire atrapado y la reologia en una mezcla cementosa hidratable, consiste en: (a) proporcionar una mezcla de concreto en un mezclador de concreto, la mezcla de concreto consiste en cemento hidratable, agregados, y agua para hidratar el cemento, y teniendo la mezcla de concreto un volumen total cuando se mezcla uniformemente de 1.0 a 15.0 yardas cúbicas; (b) ingresar en una unidad de procesamiento de la computadora (CPU) y almacenar en una memoria accesible por computadora los intervalos de rendimiento del concreto deseados en relación con: una reologia elegida o intervalo elegido (de aquí en adelante "RT") en donde un revenimiento del concreto o intervalo de revenimiento deseado se especifica dentro de un intervalo de 0 - 11 pulgadas (por ejemplo, el revenimiento como se determina con base en la prueba normalizada de cono de revenimiento de acuerdo con la norma AS TM C143-05 u otra prueba normalizada) ; y un contenido de aire elegido o intervalo elegido " AT " en donde un contenido de aire del concreto o intervalo de contenido de aire deseado está dentro de un intervalo de 1% a 10% (el cual se puede determinar de acuerdo con las pruebas normalizadas expuestas en las normas ASTM C138-10, C173-10, y/o C231-10 u otra prueba normalizada) ; (c) operar la mezcla de concreto en el mezclador de concreto giratorio y obtener al menos un valor de reologia en tiempo actual (de aquí en adelante "RCT") y al menos un valor del contenido de aire en tiempo actual (de aqui en adelante " ACT " ) ; (d) comparar utilizando en la CPU la RCT contra la RT y el ACT contra el AT hasta que la CPU detecte un evento de no conformancia en donde la RCT no conforma con la RT y/o el ACT no conforma con el AT ; y (e) introducir en la mezcla de concreto contenida en el mezclador de concreto, uno de al menos dos tipos diferentes de aditivos consiste en: al menos una mezcla para modificar el nivel de aire atrapado en la mezcla de concreto (de aqui en adelante "ACA") en donde la al menos una ACA consiste en la Mezcla Atrapadora de Aire (de aqui en adelante "AEA"), Mezcla Vaciadora de aire ("ADA"), o mezcla de éstas; y al menos un dispersante de cemento para modificar la reologia de la mezcla de concreto, el al menos un dispersante de cemento consiste en un dispersante de cemento polimérico, agua, o mezcla de estos; al introducir el al menos una ACA y el dispersante de cemento siendo obtenido por el sistema de válvula controlado por la CPU de acuerdo con el dispositivo de memoria accedido por la CPU que tiene al menos cuatro series de correlaciones de datos: a saber, (i) efecto del dispersante de cemento en la reologia (por ejemplo, revenimiento); (ii) efecto de la ACA en el contenido de aire; (ííi) efecto de la ACA en la reologia (por ejemplo, revenimiento); y (iv) efecto del dispersante de cemento en el contenido de aire. La presente invención se puede emplear para vigilar y controlar las propiedades de reologia como puede ser el revenimiento, flujo de revenimiento, y tensión de deformación de la composición cementosa hidratable fresca.

De este modo, los sistemas y métodos de la invención implican la introducción de las AEA (mezclas con aire atrapado) , las ADA (mezclas vaciadoras de aire, o "desespumantes) , o combinaciones de las AEA y ADA. Las modalidades preferidas implican la introducción de AEA y dispersante de cemento polímero policarboxilato en una mezcla de concreto. Estas están entre las combinaciones de mezclas químicas más problemáticas de administrar.

En los sistemas y procesos preferidos de la invención, cada una de las correlaciones descritas anteriormente en el Párrafo (e) (i) hasta (e) (iv) se basa en una serie de datos en donde las cantidades respectivas de al menos una ACA (como se menciona en los pasos " (e) (ii)" y " (e) (iii)") y al menos un dispersante de cemento (como se menciona en los pasos " (e) (i)" y " (e) (iv)") se determinan utilizando los perfiles de la dosis-respuesta nominal ("NDR") . Los perfiles NDR se basan en un promedio de al menos dos, y más preferentemente de una pluralidad (más de tres) de, curvas de dosis/efecto, como se explicará en más detalle de aquí en adelante. Estos perfiles NDR no requieren compilaciones de consumo de tiempo para colocarse en las "tablas de búsqueda" de los parámetros por el operador. Estos perfiles NDR llevan al mínimo la tarea de ingresar numerosos parámetros al inicio de la preparación o entrega de cada lote. Una curva de dosis- respuesta representa una correlación entre la cantidad de dosis de agua y/o mezcla o mezclas químicas a una propiedad del concreto que es modificado por el efecto del agua y/o mezclas químicas. La curva de dosis-respuesta puede estar representada en una de un número de formas, por claridad y conveniencia, y para programar la CPU fácilmente. Por ejemplo, una curva de dosis-respuesta para una mezcla química que modifica el revenimiento se puede representar como la dosis administrada para el revenimiento del concreto. De forma alternativa, la curva de dosis-respuesta se puede representar como el cambio en la dosis de la mezcla química (o agua) necesaria para cambiar el revenimiento mediante una unidad de incremento o, por ejemplo, la dosis necesaria para cambiar el revenimiento en una pulgada (por ejemplo, para cambiar el revenimiento de 2 pulgadas a 3 pulgadas) .

Para los propósitos de la presente solicitud, una curva de dosis-respuesta para una serie determinada de materiales bajo una cierta serie de condiciones que se puede utilizar posteriormente para seleccionar la dosis apropiada durante la producción del concreto se menciona en la presente como la curva de dosis-respuesta nominal ("NDR") . Debido a que la curva de dosis-respuesta es una función de un gran número de variables (propiedades del material, temperatura, etc.), es impráctico desarrollar curvas de dosis-respuesta que específicamente impliquen la consideración de todas las variables pertinentes, para programar una CPU con las tablas de búsqueda o similares que enlisten estas variables especificas, para medir todas estas variables, y después seleccionar la dosis correcta del agente modificador de la reología (por ejemplo, la mezcla química) para obtener una respuesta deseada. De este modo, los métodos y sistemas preferidos de la invención emplearán el uso de perfiles o curvas NDR con base en las correlaciones de datos.

Otro objetivo de esta invención es proporcionar un medio para actualizar de forma eficiente y exacta la información de la curva dosis-respuesta nominal ("NDR") tanto de los datos del nivel del aire atrapado como de los datos de reología (por ejemplo, revenimiento) . Esto solucionará los problemas de variables externas específicas al mismo tiempo que evita tener que tomar en consideración estas variables explícitamente. Los inventores de la presente de forma sorprendente comprendieron que cuando las curvas NDR son generadas tanto para el nivel de aire atrapado como para el nivel de reologia para cada aditivo que se va a incorporar en el concreto, entonces ambas propiedades, la del aire y la reologia se pueden controlar de forma simultánea, adaptiva a través de una metodología de control novedosa, altamente inventiva aunque elegante y la cual es el tema de la presente invención.

La presente invención surge de dos descubrimientos sorprendentes: primero, que las mezclas de concretos tienen diferentes parámetros (por ejemplo, temperatura, diseño de la mezcla, niveles de agua, los niveles de hidratación, humedad, camiones diferentes) y presentan perfiles de "dosis-respuesta" que varían en amplitud pero de otro modo tienen comportamiento similar en que sus curvas de dosis-respuesta no intersecan; y, segundo, que los perfiles de "dosis-respuesta" de las cuatro correlaciones antes mencionadas del párrafo (e) (i) a (e) (iv) se pueden vigilar y ajusfar, de modo que el aire atrapado y la reologia elegidos se pueden obtener en la forma integrada. Por ejemplo, si un arquitecto o supervisor de trabajo solicita la entrega de una mezcla de concreto fresco que tenga un revenimiento (reologia) elegido de, por ejemplo, "4 a 6 pulgadas" (con referencia al prueba normalizada de cono de revenimiento vertical) y un contenido de aire atrapado elegido de, por ejemplo, "4 a 6 por ciento," los sistemas y métodos de la presente invención se pueden desplegar para obtener estos rendimientos elegidos con base en el revenimiento conocido y el equipo de vigilancia de contenido de aire y mezclas químicas conocidas. Esa capacidad no se había obtenido o sugerido anteriormente en la industria del concreto.

Otras ventajas y detalles de características específicas de la invención se describen de aquí en adelante.

Breve descripción de los dibujos Otras ventajas y características de la presente invención se comprenderán más fácilmente cuando la siguiente descripción detallada de las modalidades preferidas se tome junto con los dibujos anexos en donde La Fig. 1 es una ilustración gráfica del método ejemplar de la presente invención en la cual, para una mezcla de concreto determinada, el contenido de aire actual y el revenimiento (reología) designado en el "1" se determinan y comparan con el contenido de aire (intervalo) elegido ("AT") y el revenimiento elegido ("ST"), representado junto por el rectángulo designado en el "2"; y, donde se determina no conformancia , el aire y revenimiento se ajustan adicionando el agente atrapador de aire y/o dispersante de cemento con base en al menos cuatro series de las correlaciones de datos: en donde los efectos respectivos tanto en el contenido de aire como en el revenimiento están correlacionados con cada uno de los aumentos de la dosis del agente atrapador de aire (como se muestra por la flecha designada en el "3") y los aumentos de la dosis de dispersante de cemento (como se muestra por la flecha designada en el "4"), los efectos acumulativos de lo cual se muestran por la flecha designada en el "5" (indicando que el aire atrapado y el revenimiento de la mezcla de concreto han sido traídos dentro de los intervalos elegidos para AT y ST) ; La Fig. 2 es una ilustración gráfica del revenimiento (pulgadas) actual de concreto graficado como una función de la cantidad de agente modificador de la reología (por ejemplo, un dispersante de cemento mencionado como un Reductor de Agua de Intervalo Elevado o "HRWR") requerido para cambiar el revenimiento en una pulgada; La Fig. 3 es una ilustración gráfica del contenido de aire atrapado (%) de concreto como una función de la cantidad de Mezcla que Controla el Aire (por ejemplo, un agente atrapador de aire o "AEA" ) requerido para cambiar el contenido de aire en uno por ciento; La Fig. 4 es una ilustración gráfica del revenimiento actual (pulgadas) de concreto graficado como una función de la cantidad de AEA requerido para cambiar el revenimiento en una pulgada; La Fig. 5 es una ilustración gráfica del contenido de aire atrapado (%) de concreto graficado como una función de la cantidad de HRWR requerida para cambiar el contenido de aire en uno por ciento; La Fig. 6 es una ilustración gráfica de un método alternativo de la presente invención por medio del cual el revenimiento actual (pulgadas) de concreto se mide como una función de la relación de la cantidad de cambio en el contenido de aire atrapado (%) dividido por la cantidad de cambio en el revenimiento (pulgadas) para una dosis determinada de una mezcla química; Las Figs . 7 y 8 son ilustraciones gráficas de otras curvas de dosis-respuesta para las mezclas de concreto por medio de las cuales el revenimiento inicial (eje horizontal) es expresado contra la dosis requerida para aumentar el revenimiento en una unidad (eje vertical); y La Fie. 9 es una ilustración gráfica en donde los valores de cambio de revenimiento, medidos, reales (se muestra mediante los puntos) se ve que coinciden estrechamente con los valores teóricos del cambio de revenimiento de acuerdo con las curvas o perfiles de dosis-respuesta nominal, con base en las pruebas del dispersante de cemento en el revenimiento de la mezcla de concreto.

Descripción detallada de las modalidades preferidas El término "cementoso" se refiere a Cemento Portland y/o sustitutos de cemento (polvillo de cenizas, escoria de alto horno, piedra caliza, puzolana, etc.) los cuales, cuando se mezclan con agua, enlazan junto los agregados finos como puede ser arena en mortero, y, adicionalmente, los agregados gruesos como puede ser piedra triturada o grava en concreto. Estos materiales son "hidratables" en que se endurecen cuando se mezclan con agua para formar materiales de construcción y obras de ingeniería.

Se contempla que los dispersantes de cemento convencionales y las mezclas que controlan aire ("ACA") se pueden emplear en la presente invención, así como otras mezclas optativas para modificar la reología y el aire atrapado de las composiciones cementosas como pueden ser morteros y concretos. Además, cualquier mezcla que resulte en un cambio en la reología o el contenido de aire, ya sea como el efecto principal o efecto no principal (por ejemplo secundario) , se puede gestionar utilizando la metodología descrita en la presente.

Para propósitos de ilustración, la propiedad de la reología conocida como "revenimiento" se describirá e ilustrará en la presente. Sin embargo, se entiende que las propiedades reológicas conocidas como "flujo de revenimiento" y "tensión de deformación" son propiedades relacionadas con los materiales cementosos frescos (por ejemplo, concreto) que también se pueden vigilar y controlar utilizando las enseñanzas de la presente invención.

Los dispersantes de cemento conocidos que se pueden utilizar en la presente invención incluyen los plastificadores convencionales (incluyendo los superplastíficadores ) . Estos incluyen lignosulfonatos , sulfonatos de naftaleno, sulfonatos de melamina, ácidos hidroxicarboxílieos , oligosacáridos, y mezclas de estos. Otros dispersantes de cemento conocidos incluyen los plastificadores que tienen grupos oxialquileno (por ejemplo, óxido de etileno, óxido de propileno, o mezclas de estos) , grupos de ácido policarboxilico (o sus sales o esteres); o mezclas de estos. Muchos de estos tipos de dispersantes de cemento, algunos de los cuales contienen espesantes y otros agentes modificadores de viscosidad para mejorar la estabilidad u otros atributos, están disponibles de Grace Construction Products (Cambridge, Massachusetts ) bajo diversos nombres comerciales, como pueden ser DARACEM®, WRDA®, ADVA®, y MIRA®, y todos estos parecen ser dispersantes de cemento adecuados que se pueden utilizar en la presente invención.

El término "dispersante de cemento" y "dispersante" como se utiliza en la presente significará y se referirá a agua y a los plastificadores que facilitan la dispersión de partículas de cemento hidratable dentro de una suspensión acuosa. En ese contexto, se entiende que el término "plastificador" se refiere a agentes "reductores de agua" que permiten que los morteros o concretos hidratables se preparen utilizando menos agua. Los "Superplastificadores" son nombrados de este modo porque permiten que 12% o más de agua sea reemplazada en la porción de pasta del cemento. Esos agentes plastificadores son tradicionalmente conocidos.

Más aún, para los propósitos de la presente invención, se pueden emplear dispersantes de cemento convencionales que contengan una o más mezclas que controlen el aire ("ACA") pre-mezcladas en la formulación del producto. Se contempla que los métodos y sistemas de la invención incluyan formulaciones dispersantes de cemento disponibles comercialmente para ser utilizadas como el componente "dispersante de cemento", en combinación con la dosis de un componente ACA separado adicional. Por ejemplo, la Patente EUA 7,792,436, propiedad de . R. Grace & Co.-Conn., describe el dispersante de cemento policarboxilato formulado con mezclas que controlan el aire, y éste se podría administrar en la mezcla de concreto como el componente "dispersante de cemento", y las mismas o diferentes mezclas que controlan el aire (atrapadores y/o vaciadores) se pueden dosificar de forma separada como el Componente ACA.

En otros métodos y sistemas ejemplares de la presente invención, puede ser ventajoso utilizar dispersantes de cemento que tengan dispersibilidad comparativamente rápida al mezclarse para apresurar la vigilancia y ajuste de las propiedades de la mezcla de concreto. En la Patente EUA 8,085,377B1, por ejemplo, Goc-Macie ewska et al. enseñó que los dispersantes policarboxilato - que contienen fosfato con grupos oxialquileno, grupos de ácido acrilico, y grupos ester para obtener la dispersibilidad rápida al mezclarse cuando se utiliza equipo para mezclar el concreto.

Las mezclas que controlan el aire ("ACA") conocidas adecuadas para utilizarse en la presente invención incluyen Agentes Atrapadores de Aire ("AEA") convencionales asi como Agentes Vaciadores de aire ("ADA") convencionales (algunas veces mencionados como desespumantes) . Los AEA convencionales incluyen sales solubles en agua (generalmente sodio) de resina de madera, resina de trementina, o goma de trementina; tensoactivos no iónicos (por ejemplo, como pueden ser aquellos disponibles comercialmente de BASF con el nombre comercial de TRITON X-100) ; hidrocarburos sulfonados; materiales proteinaceos ; o ácidos grasos (por ejemplo, ácidos grasos de aceite de resina de madera) y sus esteres.

Los AEA que se cree que son adecuados para los propósitos de la presente invención están disponibles de Grace Construction Products bajo los nombres comerciales DAREX®, DARAVAIR®, y AIRALON®.

Las mezclas vaciadoras de aire ("ADA") que se cree que son útiles en la invención incluyen fosfato de tributilo, aminas propoxiladas , silicona, y mezclas de estos.

El término mezclas que controlan el aire "ACA" como se utiliza en la presente abarca agentes de superficie activa y combinaciones de éstas, y pueden implicar ambas propiedades de atrapado y vaciamiento, o de otro modo tener componentes con diferentes efectos en las propiedades del aire. Por ejemplo, la Patente EUA 7,792,436, como se hace referencia anteriormente, describe una combinación que implica (a) un primer agente de superficie activa que contiene betaina, un sulfonato de alquilo o arilo o alquilarilo, o mezcla de estos, con el propósito de aumentar el contenido de aire en el concreto; y (b) un segundo agente de superficie activa que contiene un tensoactivo de polímero que contiene oxialquileno no iónico para proporcionar una distribución de huecos de aire finos y uniformes (con algunas propiedades de vaciamiento) dentro de un intervalo de 3-20 por ciento con base en el volumen del concreto. De este modo, los inventores de la presente contemplan que los ACA ejemplares se pueden utilizar teniendo ambas propiedades, de atrapado y vaciamiento, como puede ser para controlar tanto la cantidad como la calidad del aire atrapado (por ejemplo, tamaño y separación) con la matriz de concreto (eventualmente endurecida) .

El componente "ACA", similar al componente dispersante de cemento, puede consistir en una porción de uno o más dispersantes de cemento además de AEA y/o ADA. De hecho, las mezclas de concreto adicionales, convencionales se pueden incorporar en cualquiera o ambos componentes del "ACA" y "dispersante de cemento" para los valores de rendimiento adicionados, y estos incluyen aceleradores de fraguado, retardadores de fraguado, y similares.

Los camiones de entrega de concreto mezclado tienen equipo de vigilancia y control para controlar el 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 vigilar la temperatura atmosférica así como la temperatura de la mezcla, y equipo surtidor, así como las unidades de procesamiento de la computadora (CPU) para vigilar las señales de los sensores y activar el equipo surtidor son por ahora relativamente bien conocidos en la industria. Por ejemplo, esos sistemas de control de revenimiento, los cuales se pueden utilizar de forma optativa en asociación con los sistemas de comunicación inalámbrica, se describen en la patente EUA 5,713,663; la patente EUA 6,484,079; EUA Serie No. 09/845,660 (Publicación no. 2002/0015354A1) ; EUA Serie No. 10/599,130 (Publicación no. 2007/0185636A1) ; la patente EUA 8,020,431; EUA Serie No. 11/834,002 (Publicación no. 2009/0037026); y WO 2009/126138.

Otro sistema ejemplar para vigilar y controlar utilizando las comunicaciones inalámbricas en combinación con los sensores para vigilar diversas propiedades físicas de la mezcla de concreto se enseña en la Patente EUA 6,611,755 de Coffee. Estas enseñanzas, así como las referencias de la patente como se describe anteriormente en la Sección Antecedente arriba, se incorporan expresamente a la presente para referencia.

También se sabe en la industria (aunque posiblemente en menor medida) que hay métodos sofisticados para vigilar y obtener información acerca de la cantidad y/o características del material cementoso en los tambores mezcladores (incluyendo el revenimiento y el contenido de aire) analizando las formas de onda de la energía (por ejemplo, presión hidráulica), y, más preferentemente, convirtiendo las formas de onda de tiempo-dominio en espectros de frecuencia-dominio, por medio de los cuales se puede obtener y evaluar más información. Esas enseñanzas se encuentran en la Solicitud de Patente Mundial No. WO 2010/111,204 (titulada "Análisis de las Formas de Onda del Mezclador para vigilar y Controlar el Concreto") de Koehler et al., incorporada a la presente para referencia.

De este modo, los tambores mezcladores de concreto ejemplares que se cree son adecuados para utilizarse en la presente invención son aquellos que están montados de manera que puedan girar en los camiones de entregas de mezcla lista, como se menciona antes, o en mezcladores fijos como se puede encontrar en las plantas de mezclado comerciales. Las superficies internas del tambor, particularmente de los tambores mezcladores del camión, tienden a tener al menos una pala de mezclado que mezcla los agregados dentro del concreto.

Se cree que un número de modalidades ejemplares de la invención se puede practicar utilizando el equipo de vigilancia para la mezcla de concreto automatizado disponible comercialmente con pequeñas o ninguna modificación al hardware, como será evidente en vista de la invención descrita en la presente. Ese equipo de vigilancia para la mezcla de concreto está disponible de VERIFI LLC de West Chester, Ohio, bajo el nombre comercial de VERIFI®.

El concepto de "dosis-respuesta" como se utiliza en la presente significa y se refiere al efecto de un aditivo particular como una función de la dosis de dispersante de cemento administrada (por ejemplo, agua y/o mezcla química) y de una ACA (mezcla química) en una propiedad de la reología (por ejemplo, revenimiento) y la propiedad de aire atrapado en una mezcla cementosa hidratable como puede ser el concreto. Este concepto tiene relevancia particular en las Figs . 1 a 5, las cuales muestran cómo funciona la presente invención para permitir que la reología (por ejemplo, revenimiento) y el contenido de aire atrapado elegidos sean prescritos por el usuario final (por ejemplo, contratista, cliente, operador de camión, u otro cliente) y para ser obtenido por el sistema (por ejemplo, hardware/software montado en un camión de mezcla lista, o conectado a un mezclador fijo de la planta de concreto, etcétera) .

Como se muestra en la Fig. 1, los métodos de la presente invención permiten a un operador especificar, en la CPU de un sistema de control del proceso de mezclado, una reologia elegida (como puede ser el revenimiento, el cual se utilizará en esta sección para propósitos ilustrativos, expresado en términos de revenimiento en pulgadas, el revenimiento elegido siendo el más frecuentemente expresado como un intervalo) como se designa en "ST"; y un contenido de aire elegido (por ejemplo, en términos de porcentajes con base en volumen del concreto, generalmente expresado como un intervalo) como se designa en "AT" . El punto designado como "1" representa el revenimiento actual y el contenido de aire de la mezcla de concreto siendo mezclados en el mezclador de concreto, mientras el Revenimiento-Aire elegidos (ST y AT) se muestran como un rectángulo, designado como el "2." El Revenimiento-Aire elegidos se definen respectivamente en términos de revenimiento en longitud (por ejemplo pulgadas o mra) y el contenido de aire atrapado como un porcentaje del volumen del concreto. La CPU está programada para recuperar de la memoria accesible por medio de la CPU (la cual puede, por ejemplo, ser almacenada en el camión de mezcla lista del concreto o acceder de forma electrónica y/o inalámbrica a un centro de despacho o centro de control) al menos cuatro series de datos que contienen correlaciones. Estas al menos cuatro correlaciones se refieren a series de datos con respecto a los efectos de ACA y dispersante de cemento en el concreto, incluyendo: (i) efecto del dispersante de cemento en la reologia (por ejemplo, revenimiento donde ST ha sido especificado); (ii) efecto de ACA en el contenido de aire; (iii) efecto de ACA en la reologia (por ejemplo, revenimiento donde ST ha sido especificado); y (iv) efecto del dispersante de cemento en el contenido de aire.

De este modo, la Fig. 1 representa mediante la flecha designada como el "3" el cambio en ambos, el contenido de aire (atrapado) y el revenimiento para el aumento de dosis en el componente de la mezcla de control aire; mientras que la flecha designada como el "4" representa el cambio en ambos, el contenido de aire y el revenimiento para los aumentos de dosis en el componente dispersante de cemento. La flecha designada como el "5" representa el efecto combinado en el aire y el revenimiento con aumentos de dosis en los dos componentes .

Las cuatro series de las correlaciones de datos antes mencionadas se muestran en general en la Fig. 2 hasta la Fig. 5, cada una de las cuales, por conveniencia de simplicidad, muestra dos "curvas." En la Fig. 2, el revenimiento actual (en términos de pulgadas de concreto) que está graficada contra el dispersante de cemento ("HRWR" se refiere al Reductor de Agua de Intervalo Elevado) requerido para cambiar el revenimiento en una pulgada. En la Fig. 3, el contenido de aire atrapado (en términos de porcentaje con base en el volumen de concreto) está graficado contra la AEA requerida para cambiar el contenido de aire en uno por ciento. De igual forma, la Fig. 4 muestra el revenimiento (pulgadas) graficado contra la AEA requerida para cambiar el revenimiento en una pulgada. Por último, la Fig. 5 muestra el contenido de aire atrapado graficado contra el dispersante de cemento ("HRWR") requerido para cambiar el contenido de aire en uno por ciento.

En cada una de las Figs. 2 a 5, se muestran dos curvas ejemplares. En las Figs. 2 y 4, cada curva puede representar diferente contenido de aire actual. En las Figs. 3 y 5, cada curva puede representar diferente revenimiento actual.

En los métodos y sistemas preferidos, cada una de estas correlaciones de datos como se muestra en las Figs. 2 a 5 debe ser con base en una pluralidad de series de datos. Un ejemplo se proporciona en el caso del efecto del dispersante de cemento en el revenimiento como se muestra en las Figs . 7 y 8. La Fig. 7 muestra una pluralidad de curvas de datos para diversos dispersantes de cemento en diferentes mezclas de concreto. La Fig. 8 muestra que un valor promedio o medio se puede obtener o generalizar de la serie de datos y utilizarlo para ajusfar y dosificar las mezclas de concreto. Este enfoque es aplicable a cada una de las correlaciones de series de datos que se han mostrado gráficamente en las Figs. 1-4, y de este modo empleado en la ejecución para el método de vigilancia y ajuste del aire y revenimiento que se muestra gráficamente en la Fig. 1.

La Fig. 6 es una ilustración gráfica de un método alternativo de la presente invención por medio del cual el revenimiento (pulgadas) de concreto actual se mide como una función de la relación de la cantidad de cambio en el contenido de aire atrapado (%) dividido por la cantidad de cambio en el revenimiento (pulgadas) para una dosis determinada de una mezcla química. Esto muestra que para un valor de revenimiento actual, tanto el aire como el revenimiento cambiarán cuando se utiliza una mezcla determinada. La cantidad de este cambio se puede representar gráficamente. Esta gráfica se puede actualizar a medida que se recolectan datos adicionales.

A los inventores de la presente les gustaría reconocer en este punto que las Figs. 7 y 8 se derivan de la Solicitud de Patente EUA Serie No. 12/821,451 relacionada, presentada en o aproximadamente Junio 23, 2010 (titulada "Método para Ajusfar la Reología del Concreto con Base en el Perfil Dosis-respuesta Nominal") . En la '451, Koehler et al. describe un comportamiento de dosis-respuesta inesperado que aparece cuando diferentes mezclas de concreto, en las cuales se mezcló un dispersante de cemento (policarboxilato ) , demostró curvas dosis-respuesta en forma similar, en donde el revenimiento se muestra como una función de la cantidad de dosis (onzas de mezcla por yarda cubica de concreto) requerido 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 así sucesivamente) . El cálculo de un perfil de dosis-respuesta nominal ("NDR") se muestra en ella en la Fig. 2 (y en la presente solicitud como la Fig. 7) en donde al menos dos curvas de perfil (etiquetadas "dosis máxima" y "dosis mínima" para referencia conveniente) está considerado que proporcionan un perfil NDR.

Como se describe en la Serie EUA No. 12/821, 451, la importancia del comportamiento no intersecante de las curvas de dosis-respuesta nominal (Véase por ejemplo, la Fig. 7 en la presente) llevó a Koehler et al. a la consideración de que uno puede ajustar la reologia del concreto a través del uso de un perfil o curva NDR con base en incluso una curva obtenida únicamente de una serie de datos, aunque se prefiere utilizando al menos dos curvas (Véase por ejemplo, la Fig. 2 en la presente), y utilizando una pluralidad de curvas (Véase por ejemplo, las Figs. 7 y 8 en la presente) es más preferido desde el punto de vista de la exactitud. El perfil NDR se puede ajustar escalando únicamente un parámetro - a saber, una relación que refleja el rendimiento real de la mezcla y que es predicho por la curva NDR. De este modo, se puede utilizar una metodología de control adaptiva para actualizar la información de la curva NDR con base en el rendimiento real de la mezcla. Cada dosis de mezcla se selecciona utilizando la curva NDR 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 necesidad de medir y ajustar explícitamente estos parámetros. En ese caso, la segunda dosis y cada dosis subsiguiente de mezcla dentro de una carga es probable que sean de forma importante más exactos que la primera dosis. Esto elimina un proceso de error y prueba largo donde el rendimiento anterior de la mezcla en la carga de concreto no se considera. (Por favor observe que el término "mezcla" como se utiliza en la presente se puede referir a agua y/o aditivo químico en el caso de dispersante de cemento) .

La siguiente explicación se toma de la Serie EUA No. 12/821,451 de Koehler et al., la cual únicamente describe cómo una propiedad del concreto en un tiempo (por ejemplo, revenimiento, contenido de aire) puede ser evaluado. Koehler et al. no enseña o sugiere como ambos, la reología y el contenido de aire, podrían ser vigilados o controlados al mismo tiempo a través de un enfoque integrado, como en la presente solicitud. La reología de una mezcla de concreto determinada se puede ajustar ingresando en una unidad de procesamiento de la computadora (CPU) únicamente la cantidad del concreto (tamaño de carga) y el valor de la reología elegido (por ejemplo, revenimiento, flujo de revenimiento, o tensión de deformación) , y comparando la reología real con el perfil NDR, adicionando un porcentaje de la dosis nominal de la mezcla química que se requerirá (teóricamente) para cambiar la reología real a la reología elegida, midiendo el cambio resultante en el valor de la reología y comparando éste con el valor que teóricamente se ha obtenido utilizando el porcentaje de la dosis nominal, y después ajustando la reologia adicionando una dosis subsiguiente que toma en cuenta la desviación medida como resultado de la adición del primer porcentaje. Por lo tanto uno puede tomar en cuenta un paso de "aprendizaje" que se va a incorporar en la metodología, sin tener que considerar numerosos parámetros como puede ser temperatura, diseño de la mezcla, humedad, y otros factores .

En la Serie EUA No. 12/821,451, un método ejemplar para controlar la reología en un mezclador de concreto en donde la energía requerida para operar el mezclador se mide y correlaciona con un valor nominal de la reología y en donde un agente modificador de la reología (dispersante de cemento) se adiciona en la composición cementosa para modificar su reología se dice que consiste en: (a) ingresar en una unidad de procesamiento de la computadora ("CPU") un valor de la reología elegido ("TRV") y tamaño de carga para una composición cementosa hidratable que contiene o intenta contener un agente modificador de la reología particular o la combinación de agentes modificadores de la reología; (b) obtener un valor de la reologia actual ("CRV") de la composición cementosa hidratable contenida dentro de un mezclador; (c) comparar a través del uso de la CPU el valor de la reologia actual obtenido en el paso (b) contra un perfil dosis-respuesta nominal ("NDR") almacenado en la memoria accesible por la CPU y en donde el NDR es con base 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 sus efectos correlativos en el valor de la reologia (como puede ser el revenimiento, flujo de revenimiento, o tensión de deformación) están almacenados de manera que se puedan recuperar, y determinando 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 pre-seleccionan de 5% a 99% con base en la dosis nominal determinada en el paso (c) requerido 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 seleccionados o preseleccionados 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) con 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 determinando el factor de escalamiento ("SF") por medio del cual ajusfar 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 particular o combinación de agentes modificadores de la reologia en una cantidad calculada en términos de SF multiplicada por la dosis del perfil NDR indicado para convertir el CRV actual medido en el paso (e) al TRV especificado en el paso (a) . Si el valor de la reologia elegido como puede ser el revenimiento no se obtiene tras la completación de los pasos, (lo que se puede deber a cualquier número de factores, como puede ser el cambio de temperatura o humedad) , entonces los pasos del proceso (e) y (f) se pueden repetir como se necesite. Además, la reología del concreto cambia sobre el tiempo.

Cada vez que el valor de la reologia disminuye en una cierta cantidad, un agente modificador de la reologia (por ejemplo, mezcla química) se debe adicionar para restaurar el valor de la reología. Los pasos (e) a (f) se pueden repetir para ajustar el valor de la reología.

De este modo, los perfiles NDR se calculan con base en un promedio de al menos dos valores de la curva dosis-respuesta (véase por ejemplo, la Fig. 8 de la presente), y, más preferentemente, un promedio de una pluralidad de valores de la curva dosis-respuesta obtenido de probar el agente modificador de la reología particular o combinación de agentes modificadores de la reología (Véase por ejemplo, la Fig. 7 en la presente) .

Además se enseña en la Serie EUA No. 12/821, 451, que la CPU del sistema se puede programar para asumir un modo de aprendizaje, por medio del cual las historias de los lotes se pueden incorporar en el perfil NDR que después se almacena en la memoria accesible por la CPU, y/o el factor de escalamiento se puede redefinir de modo que la dosificación se puede producir más exacta. En otras palabras, los cambios del valor de la reologia efectuados por las dosis del agente modificador de la reologia administradas durante una operación de entrega de la mezcla de concreto se incorporan en la curva de dosis-respuesta nominal (NDR) o factor de escalamiento por medio del cual la curva NDR o factor de escalamiento (SF) se modifica; y los cambios del valor de la reologia en una operación u operaciones de entrega de la mezcla de concreto subsiguientes son efectuadas con base en la curva NDR modificada o SF modificado.

La CPU está programada para dosificar la composición cementosa hidratable en el mezclador utilizando un porcentaje seleccionado o preseleccionado de la cantidad ideal del agente modificador de la reologia (componente dispersante de cemento) que seria determinada por el perfil NDR para cambiar el valor de la reologia actual al valor de la reologia elegido que previamente se ingresó. Ese porcentaje puede ser de 50% a 95% de la cantidad ideal (o nominal), y más preferentemente seria de aproximadamente 50%-90%; y más preferentemente seria de 50%-80%. En general, el porcentaje inferior en estos intervalos es preferible para esta primera dosis hasta que se obtenga la confianza.

La CPU también se puede programar para obtener un valor de la reologia actual subsiguiente (por ejemplo, el revenimiento) del concreto después de que el porcentaje de la dosis nominal del agente modificador de la reologia particular (por ejemplo, dispersante de cemento) se adicionó en el concreto. La CPU compararla el efecto nominal (o teórico) en el valor de la reologia del porcentaje de la dosis seleccionado o preseleccionado para el valor de la reologia subsiguiente y determinar el factor de escalamiento por el cual ajusfar la dosis del perfil NDR. El factor de escalamiento de este modo se define como la dosis real dividida por la dosis nominal para obtener el mismo cambio en la reologia como se indica por el perfil NDR.

La CPU además se puede programar para mezclar en el concreto la dosis de la mezcla. La cantidad de esta dosis subsiguiente seria calculada multiplicando el factor de escalamiento (SF) por la cantidad necesaria teóricamente, de acuerdo con el perfil NDR, para cambiar el valor de la reologia actual subsiguiente medido al valor de la reologia elegido anteriormente especificado por el operador.

Los pasos anteriores del programa de la CPU se pueden repetir siempre que la propiedad del concreto actual sea detectada que es menor o mayor que la propiedad del concreto elegida, cuando se compara con un umbral determinado (ingresado o preprogramado ) . Esto se puede hacer automáticamente, por ejemplo, programando la CPU para repetir los pasos cuando la diferencia entre los valores actual y elegido exceden una cantidad predeterminada y de este modo se determina que no están en conformancia entre si. Si la diferencia entre los valores actual y elegido es menor que la cantidad predeterminada, la CPU también se puede programar para activar una alarma para indicar al operador que la mezcla de concreto está lista para ser descargada y vertida.

De este modo, un perfil o curva NDR se puede derivar de un promedio de al menos dos curvas que representan el comportamiento de una mezcla determinada en el concreto, como se muestra en las Figs. 2-6, y más preferentemente el NDR se establece utilizando un promedio de una pluralidad de curvas dosis-respuesta para la o las mezclas químicas particulares, como se muestra en la Fig. 7. Las curvas dosis-respuesta de la Fig. 7 en particular sugieren, mediante la variación de las amplitudes de la curva, que diversos parámetros como puede ser el diseño de la mezcla de concreto, temperatura, grado de hidratación, relación agua/cemento, y cantidades de agregado pueden variar ligeramente (o incluso de forma importante) de lote a lote. Todavía, el hecho de que las diversas curvas de dosis-respuesta no intersequen llevó a los inventores de la presente a considerar que estos otros diversos parámetros no necesariamente necesitan conservarse constantes con el fin de establecer un perfil dosis-respuesta nominal (NDR) porque el promedio de estas curvas de dosis-respuesta tendrían comportamiento similar en términos de calcular las cantidades de mezcla necesarias para cambiar las propiedad de la mezcla de concreto de un valor (por ejemplo, revenimiento) al siguiente (por ejemplo, de revenimiento de 2 pulgadas a cinco pulgadas) .

Otra forma de ver los perfiles NDR es considerar que ellos implican series de datos que tienen al menos un parámetro no homogéneo, como puede ser el diseño de la mezcla de concreto, temperatura de concreto, grado de hidratación del cemento, relación agua /cemento, y cantidad de agregado o relación cemento/agregado. Éstas pueden variar de lote a lote en la serie de datos que van a construir el perfil NDR (Véase por ejemplo, la Fig. 1) .

La Serie EUA No. 12/821,451 describe muchos de los dispersantes químicos de cemento que se pueden utilizar como se menciona anteriormente, y enfatiza que mientras se utilice el mismo agente modificador de la reologia o combinación de agentes modificadores de la reologia como se probó anteriormente para crear el perfil de 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 de agregado, grado de hidratación, no necesariamente necesita ingresarse en la CPU y permanece optativo.

La presente invención se cree que es un mejoramiento patentable sobre la Serie No. 12/821,451 en que permite que las propiedades elegidas en reologia y el aire atrapado sean especificados al mismo tiempo e integrados en el sistema de vigilancia/control del proceso, y también permite separar la adición del modificador de la reologia (por ejemplo, dispersante de cemento con o sin atrapador de aire y/o vaciador de aire) y separar la adición de agentes de control de aire (por ejemplo, atrapador de aire y/o vaciador de aire), independientemente del hecho de que la relación entre los efectos del atrapador de aire y los efectos del dispersante (revenimiento) hayan sido no lineales e históricamente impredecibles .

Con el fin de obtener esto, la presente invención proporciona una capacidad de "gestión multivariada" que no se ha obtenido, descrito, o incluso sugerido antes. Como se resume antes, un método ejemplar de la presente invención para vigilar y ajustar el aire atrapado y los niveles de reologia en una mezcla cementosa, consiste en: (a) proporcionar una mezcla de concreto en un mezclador de concreto giratorio, la mezcla de concreto consiste en cemento hidratable, agregados, y agua para hidratar el cemento, y la mezcla de concreto que tiene un volumen total cuando se mezcla de manera uniforme de 1.0 a 15.0 yardas cúbicas; (b) ingresar en una unidad de procesamiento de la computadora (CPU) y almacenar en una memoria accesible por computadora los intervalos de rendimiento de concreto deseados en relación con: un revenimiento (reologia) elegido o intervalo elegido (de aquí en adelante "ST") en donde un revenimiento o intervalo de revenimiento de concreto deseado se especifica dentro de un intervalo de 0 - 11 pulgadas; y un contenido de aire elegido o intervalo elegido "AT" en donde un contenido de aire de concreto o un intervalo de contenido de aire deseado está dentro de un intervalo de 1% a 10%; (c) operar la mezcla de concreto en el mezclador de concreto giratorio y obtener al menos un valor de revenimiento en tiempo actual (de aquí en adelante "SCT") y al menos un valor de contenido de aire en tiempo actual (de aquí en adelante "ACT") ; (d) comparar utilizando la CPU el SCT contra el ST y el ACT contra el AT hasta que la CPU detecte un evento de no conformancia, en donde el SCT no conforma con el ST o el ACT no conforma con el AT; y (e) introducir en la mezcla de concreto contenida en el mezclador de concreto, al menos uno de dos tipos diferentes de aditivos consiste en: al menos una mezcla química para modificar el contenido de aire en la mezcla de concreto (de aquí en adelante "ACA"), en donde el al menos un ACA contiene al menos una Mezcla Atrapadora de Aire (de aquí en adelante "AEA"), al menos una Mezcla Vaciadora de aire ("ADA"), o la mezcla de al menos una AEA y al menos una ADA; y al menos un dispersante de cemento para modificar la reología de la mezcla de concreto, el al menos un dispersante de cemento consiste en al menos un dispersante polimérico, agua, o una mezcla de el al menos un dispersante polimérico y agua; al introducir la al menos una ACA y dispersante de cemento siendo obtenido por el sistema de la válvula controlada por la CPU de acuerdo con el dispositivo de memoria al que se accede por la CPU que tiene al menos cuatro series de las correlaciones de datos: (i) efecto del dispersante de cemento en la reologia (por ejemplo, revenimiento); (ii) efecto de la ACA en el contenido de aire atrapado; (iii) efecto de la ACA en la reologia (por ejemplo, revenimiento) ; y (iv) efecto del dispersante de cemento en el contenido de aire atrapado.

Se debe entender que en la descripción de los pasos (a) a (e) del método anterior, el revenimiento se da como un ejemplo de reologia, y que la vigilancia y ajuste de otros factores de la reologia como pueden ser el flujo de revenimiento, flujo conforme a la norma DIN, tensión de deformación, etc., se pueden substituir para los revenimientos elegidos y los valores de revenimiento actuales designados respectivamente como ST y SCT- Como se describe en el paso (b) , el operador ingresa en una unidad de procesamiento de la computadora ("CPU") al menos dos piezas de información: un valor de la reologia elegido (por ejemplo, revenimiento, flujo de revenimiento, flujo conforme a la norma DIN, tensión de deformación, etc.) y el contenido de aire elegido. Al operador también se le puede solicitar que ingrese el tamaño de la carga para el concreto que será colocado en el mezclador (y por lo tanto otros métodos ejemplares implican ingresar el tamaño de la carga) . Las entradas de estos puntos de datos prescritos o elegidos se pueden realizar mediante el maestro de lote en la planta de mezcla lista, mediante el conductor del camión, o capataz en el lugar de la construcción. De hecho, esta entrada la puede realizar cualquier persona 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.

También como se menciona antes, el valor de la reologia elegido puede ser cualquiera de los factores de la reología cuya medición en valores de unidad son empleados habitualmente , como puede ser: revenimiento (habitualmente medido en términos de unidades de longitud, por ejemplo, pulgadas); flujo de revenimiento (longitud, por ejemplo, pulgadas); tensión de deformación (habitualmente medida en términos de tensión, por ejemplo, libras por pulgadas cuadrada o pascales) ; viscosidad (pascales . segundos ) ; flujo (longitud); y tixotropia (pascales /segundo ) . El tamaño de carga se puede ingresar en la CPU en términos de peso o volumen total del concreto del lote (por ejemplo, yardas cúbicas) incluyendo todos los componentes. Si el valor (o intervalo) de la reología elegido se define en términos de revenimiento, entonces la medición para el revenimiento se puede hacer de acuerdo con cualquier número de mediciones normalizadas (véase por ejemplo, ASTM C 143-05, AASHTO T 119, o EN 12350-2) . Si el valor de la reología elegido se define en términos de flujo de revenimiento, esta medición se puede hacer de acuerdo con ASTM C1611-05. Si el valor de la reología elegido se define en términos de la prueba sobre la tabla de flujo, ésta se puede hacer de acuerdo con la norma DIN EN 12350-5 (algunas veces mencionado como "flujo DIN") .

Es importante que las "al menos cuatro series de las correlaciones de datos" mencionadas en el paso (e) incluyan los mismos o similares componentes de la mezcla química como aquellos utilizados para la dosificación en el concreto, así como las mismas o similares concentraciones de esos componentes. Por ejemplo, si el componente "dispersante de cemento" para modificar la reología de la mezcla de concreto, como se menciona en el paso (e) , contiene uno o más dispersante poliméricos de cemento particulares (los cuales se pueden formular de forma optativa con otra mezclas como pueden ser AEA, ADA, aceleradores, y/o retardantes), entonces es importante que la serie de las correlaciones de datos mencionadas en el paso (e) incluyan los dispersantes poliméricos de cemento idénticos o similares a los formulados con cualquier otra mezcla que puedan estar presentes en la formulación del producto como aquellos que están siendo utilizados para la dosificación en el concreto. Lo mismo aplica para la mezcla o mezclas químicas para modificar el nivel de aire atrapado ("ACA") como se menciona en el paso (e) . Las AEA y/o ADA idénticas o similares se deben utilizar para la serie de las correlaciones de datos como aquellas que están siendo utilizadas para la dosificación en el concreto.

Es preferible que cada una de las "al menos cuatro series de las correlaciones de datos" mencionadas en el paso (e) sean con base en una pluralidad de curvas o perfiles de dosis-respuesta nominal (NDR) derivadas del mismo componente que está siendo dosificado en el concreto. Por lo tanto, uno necesitarla generar los nuevos perfiles NDR para un componente por paquetes del dispersante de cemento, en la medida que adicionando u omitiendo un ingrediente activo particular de la formulación de la o las mezclas químicas se ve que afecta la reología y afecta el contenido de aire. Si por ejemplo un trueque deseado en el componente por paquetes del dispersante de cemento afecta tanto la reología como los niveles de aire atrapado, uno necesita generar nuevos perfiles NDR para cada comportamiento de la reología así como el comportamiento del aire atrapado.

Entre los beneficios de utilizar los perfiles NDR es que se pueden auto corregir, y posiblemente pueden permitir exactitud elevada, incluso donde el polímero dispersante de cemento es diferente y donde otros ingredientes activos pueden ser de naturaleza y cantidad diferentes. Sin embargo, cuando se utiliza el método de la presente invención, es preferible iniciar con los mismos dispersantes de cemento y las mismas ACA para compensar cualquier diferencia en sus concentraciones.

En los Pasos (c) y (d) del método ejemplar de la presente invención que está siendo descrito en la presente, es necesario que la CPU determine el estado de la reologia actual y el valor del contenido de aire actual del concreto contenido dentro del mezclador. Esto se almacena en la memoria accesible por la CPU porque proporcionará un punto de referencia para los pasos posteriores.

En el Paso (d) del método ejemplar, la CPU compara el estado de la reologia actual y el valor del aire atrapado actual obtenido en el paso (c) con los valores elegidos que fueron ingresados en el paso (b) . Si hay una discrepancia, como puede ser el valor del aire atrapado actual que se encuentra fuera del intervalo especificado en el paso (b) , entonces la CPU accederá a una o más de las series de las correlaciones de datos (i) a (iv) mencionadas en el "Paso (e) ." Los métodos y sistemas preferidos de la presente invención emplean al menos cuatro diferentes series de las correlaciones de datos, cada una de las cuales preferentemente se generan utilizando una pluralidad de series de datos (por ejemplo, curvas o perfiles). En otras palabras, como se describe en el paso (e) , una pluralidad de perfiles NDR se debe generar y almacenar en relación con: (i) el efecto del dispersante de cemento en la reologia (por ejemplo, revenimiento); (ii) el efecto de la ACA en el contenido de aire atrapado; (iii) el efecto de la ACA en la reologia (por ejemplo, revenimiento) ; y (iv) el efecto del dispersante de cemento en el contenido de aire atrapado.

Como se menciona anteriormente, el componente "dispersante de cemento" puede consistir en agua, una o más mezclas químicas como puede ser una mezcla tipo polímero policarboxilato, o incluso ambos, y este componente dispersante de cemento además puede consistir en una AEA, ADA o mezcla de éstas; mientras que el componente "ACA" puede contener la misma o similar AEA, ADA, o mezcla de éstas.

En muchos casos, se espera que el ajuste del valor de la reologia actual o el contenido de aire actual de la mezcla de concreto, de modo que estas se encuentren dentro de los elegidos, se puede realizar utilizando cualquier componente dispersante de cemento o componente ACA, o combinación de ambos.

En este contexto, puede ser evidente que la Fig. 1 muestra la situación donde el contenido de aire actual (como se muestra con el punto designado como el "1") se espera que sea debajo del contenido de aire elegido ("AT") de modo que una AEA necesitará adicionarse en el concreto para elevar el contenido de aire para alcanzar el "2" elegido (rectángulo) . En la mayor parte de casos, los inventores de la presente esperarían que el punto ("1") represente el aire y revenimiento actual para ser ubicado debajo y a la izquierda del rectángulo en la mayor parte de casos; y podría ser posible que el punto 1 se pudiera ubicar a la izquierda de, pero también se ubicara arriba, del rectángulo 2 en cuyo caso un Agente Vaciador de aire (ADA) necesitaría adicionarse en el concreto para disminuir el contenido de aire atrapado para alcanzar el "2" elegido (rectángulo) .

También será evidente que la Fig. 1 muestra la situación donde, con base en los datos que están siendo mostrados gráficamente por la curva de aire atrapado "3" y la curva de comportamiento del revenimiento "4," ambos una AEA y dispersante de cemento necesitarán adicionarse para mover las propiedades aire y revenimiento de la mezcla de concreto dentro del elegido "2" (rectángulo) . Si las propiedades de aire o revenimiento actuales (se muestran como el punto "1" en la Fig. 1) estuvieran más próximos al elegido "2," podría ser posible introducir ya sea la ACA o componente dispersante de cemento solo en la mezcla de concreto con el fin de obtener el elegido "2." En casos donde ambos, la ACA y el dispersante de cemento, necesitan adicionarse en la mezcla de concreto de modo que se obtenga el elegido "2, " la CPU se puede programar para especificar si los componentes se van a favorecer en términos de cantidad de volumen que está siendo introducida en el concreto. Otros métodos y sistemas ejemplares de la presente invención, por lo tanto, incluyen el paso adicional para ingresar una orden o porcentaje de adición preferida de la ACA o componente dispersante de cemento. Si el componente dispersante de cemento consistiera única o principalmente de agua, puede ser deseable introducir el componente ACA para obtener el elegido "2" (a mayor contenido de agua en la mezcla de concreto podrían disminuir potencialmente las propiedades de resistencia del concreto) . Por otro lado, si la economía es el objetivo principal, la CPU se puede programar para hacer una determinación de beneficio/costo, de modo que el menos componente costoso se utilice para obtener el ajuste necesario para alcanzar el elegido "2".

En general, sin embargo, se espera que si se determina que el revenimiento actual está fuera del intervalo de revenimiento elegido, el dispersante de cemento se utilizarla para hacer un ajuste de modo que el revenimiento actual de la mezcla se lleve de regreso dentro del intervalo de revenimiento elegido. Si se determina (Paso (d) ) que tanto el revenimiento actual como el contenido de aire atrapado están en no conformancia con los intervalos elegidos ingresados en el Paso (b) , entonces la CPU accederá a las series de las correlaciones de datos almacenadas en la memoria accesible por computadora, y envia una señal a una válvula para inyectar una cantidad particular de dispersante de cemento en la mezcla de concreto (donde los perfiles NDR consideran que el ajuste de la mezcla al revenimiento elegido y el contenido de aire atrapado se puede hacer utilizando la cantidad de dispersante de cemento solo) ; o la CPU enviará las señales a dos válvulas, una para introducir el dispersante de cemento en la mezcla de concreto, la otra para introducir la ACA en la mezcla de concreto, donde el uso de dispersante de cemento solo no seria suficiente para ajustar el contenido de aire atrapado actual de modo que conforma con el intervalo elegido para el contenido de aire (como se ingresó en el Paso ((b)).

Podría ser el caso que la CPU pudiera seleccionar la ACA sola para ser inyectada en la mezcla de concreto, donde tanto el contenido de aire actual como el revenimiento se determinaron para estar en no conformancia con el contenido de aire y reologia elegidos, considerando que una cantidad de ACA particular fuera suficiente para ajustar tanto la reologia como el contenido de aire atrapado actual de modo que podrían estar hechos para conformar con el intervalo elegido (como se ingresó en el Paso (b) ) .

En otros métodos y sistemas ejemplares de la invención, las curvas NDR preferentemente se basan en al menos cuatro series de las correlaciones de datos que implican al menos un parámetro no homogéneo seleccionado del diseño de la mezcla de concreto, fuente de ingredientes de la mezcla de concreto, temperatura, grado o extensión de la hidratación, relación agua/cemento, y cantidad de agregado. A medida que son utilizadas más curvas NDR para establecer un perfil, al menos dos o tres, o incluso más, de estos parámetros no homogéneos pueden ocurrir sin ocultar la conflabilidad de utilizar los perfiles NDR para ajusfar el aire y revenimiento de las mezclas de concreto .

En otros método y sistemas ejemplares, los datos en relación con los cambios en el aire atrapado y la reologia en la mezcla de concreto como se efectúa mediante la dosis de ACA y dispersante de cemento administrados durante una operación de entrega de la mezcla de concreto se incorporan en las curvas de dosis-respuesta nominal (NDR) y los factores de escalamiento por medio de los cuales las curvas NDR y los factores de escalamiento (SF) se modifican; y los cambios de aire y reologia subsiguientes en la misma o una subsiguiente operación de entrega de la mezcla de concreto se efectúan con base en las curvas NDR modificadas y/o los datos SF modificados .

En aún otros métodos y sistemas ejemplares, la CPU se comunica electrónica y/o inalámbricamente con la memoria de la base de datos accesible mediante la CPU que tiene los datos relacionados con los cambios en el aire atrapado y la reologia en las mezclas de concreto como se efectúan mediante las dosis de ACA y dispersante de cemento administrados durante la operación de entrega de la mezcla de concreto e incorporadas en las curvas de la dosis-respuesta nominal (NDR) y los factores de escalamiento por medio de los cuales las curvas NDR y los factores de escalamiento (SF) se modifican, asi como los datos relacionados con los cambios de aire y la reologia en la misma o una subsiguiente operación de entrega de la mezcla de concreto como se efectúa con base en las curvas NDR modificadas o SF modificado.

Por ejemplo, los inventores de la presente contemplan, que las al menos cuatro series de las correlaciones de datos se pueden transferir mediante transmisión por cable o inalámbrica (por ejemplo, unidad flash, internet, radio frecuencia, etc. ) a una base de datos de la computadora central (como puede ser la ubicada en el lugar de despacho central u otra oficina) desde la cual se puede acceder mediante las CPU individuales dentro de la flota de camiones mezcladores.

Aún otros métodos y sistemas ejemplares de la presente invención pueden consistir en el uso de perfiles NDR derivados de al menos cuatro correlaciones de series de datos (Véase Paso (e) (i) a (e) (iv) cada uno de los cuales implica las operaciones de mezcla de concreto que implica al menos dos parámetros no homogéneos, e incluso más de dos parámetros no homogéneos, seleccionados de diferente diseño de la mezcla de concreto, fuente de ingredientes de la mezcla de concreto, temperatura, hidratación, relaciones de agua/cemento, diferentes cantidades o relaciones de agregado, y los diseños de la mezcla de concreto. Siempre que los componentes de la mezcla particular (por ejemplo, agua y/o mezcla de concreto o combinación de mezclas químicas) utilizadas para ajustar los perfiles NDR y para obtener un valor del aire atrapado actual y valores de la reología (revenimiento) es/son idénticos o considerablemente similares, el comportamiento de la inclinación de las curvas NDR es similar de una unidad de valor del aire o valor de la reología a la siguiente. De hecho, incluso si dos o más mezclas varían en composición pero son similares en rendimiento, puede ser posible utilizar el mismo perfil NDR para todas esas mezclas.

En otros modalidades ejemplares de la invención, el proceso para vigilar los cambios del aire atrapado y la reología puede implicar el uso de más de un tipo de ACA y más un tipo de dispersante de cemento, con cada tipo de componente de la mezcla teniendo su propio factor de escalamiento, perfil NDR, o ambos. Por ejemplo, uno puede establecer perfiles NDR para las combinaciones de componentes ACA y componentes dispersantes de cemento con cada uno de estos además consistiendo en uno o más aditivos adicionales, incluyendo: agentes modificadores de viscosidad (por ejemplo, espesantes, agentes modificadores de tixotropía) ; aceleradores de fraguado, retardadores de fraguado, o mezcla de estos; inhibidores de corrosión, repelentes de agua, agentes me oradores de resistencia; y otros aditivos y mezclas de estos.

En aún otros métodos y sistemas ejemplares de la invención, más de un aire y/o reologia elegida se puede especificar y cumplir dentro de la misma operación de entrega de la mezcla de concreto. Por ejemplo, uno puede utilizar múltiples aires y/o reologias elegidas, como puede ser aire y/o revenimiento elegidos durante el tránsito (desde la operación de fabricación de los lotes o desde la planta hasta el lugar de trabajo) y durante la colocación (después de que el camión llega al lugar de trabajo donde la mezcla se va a verter) . Como otro ejemplo, uno puede definir dos elegidos diferentes que la mezcla de concreto alcanzará dentro de la misma operación/proceso de entrega y al mismo tiempo, como puede ser flujo de revenimiento y viscosidad plástica. Es posible, en otras palabras, tener un agente modificador de la reologia o combinación de agentes (por ejemplo, paquetes de mezclas) para modificar el flujo de revenimiento (caracterizado por la dispersión de concreto de un cono de revenimiento separado) y tener otro agente modificador de la reologia o combinación de agentes para modificar la viscosidad plástica (caracterizado por la tensión de cizallamiento dividido 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 determinada o diseño de mezcla. En otras palabras, en una serie de operaciones de entrega en las cuales diversos factores de escalamiento se derivan, 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 datos obtenidos de las operaciones de entrega más recientes.

Las correlaciones entre el efecto del componente de la mezcla ACA y el componente de la mezcla modificadora de la reologia en las propiedades respectivas de la mezcla de concreto (por ejemplo, aire y revenimiento) se pueden calcular utilizando diversas metodologías. Las cuatro correlaciones de datos que se pueden almacenar en la memoria accesible por computadora para utilizarse mediante la CPU (por ejemplo, efecto del dispersante de cemento en el revenimiento, efecto del dispersante de cemento en el aire, efecto de ACA en el revenimiento, y efecto de ACA en el aire) se pueden calcular, por ejemplo, utilizando la siguiente - función representativa: 0 = a(Sp)m+ b(ACA)n + c(SCT)° + d(ACT)p + e(ST)q + f(AT)r en donde a, b, c, d, e, f, m, n, o, p, q, y r son valores de regresión empírica determinados de los datos pasados y "Sp" representa la cantidad de revenimiento para modificar la mezcla (por ejemplo volumen) , "ACA" representa la cantidad de Mezcla que Controla el Aire, "SCT" representa la reología en el tiempo actual (por ejemplo, el revenimiento como puede ser determinado por ejemplo de acuerdo con ASTM 143), "ACT" representa el contenido de aire en el tiempo actual en términos de porcentaje de volumen total de concreto; "ST" representa el revenimiento elegido (ASTM 143), "AT" representa el contenido de aire atrapado elegido en términos de porcentaje de volumen total de concreto. Durante una entrega de concreto, todos los parámetros excepto Sp y ACA son conocidos. Los valores de regresión empíricos son determinados de los datos de concreto pasados. Los valores de S y A se determinan mediante el equipo de medición en el camión. Los valores de ST y AT están programados en la CPU. Por lo tanto, es necesario resolver los valores de Sp y ACA. Esto se puede hacer utilizando técnicas de optimización no lineal conocidas. Debido a que hay dos variables desconocidas, las restricciones adicionales se deben fijar. Éstas pueden incluir, por ejemplo: llevar al mínimo Sp, llevar al mínimo la ACA, o llevar al mínimo el costo.

Además, todos los valores para Sp y ACA no deben ser negativos .

En aún otras modalidades ejemplares, se contempla que más de cuatro series diferentes de las correlaciones de datos se pueden almacenar en la memoria accesible por la CPU con el propósito de ajustar las propiedades de la mezcla de concreto utilizando más de dos mezclas químicas. Por ejemplo, los métodos y sistemas de la presente invención pueden permitir el ajuste del aire y/o la reología de la mezcla de concreto a través de tres o más componentes de la mezcla separados, como pueden ser: (1) dispersante de cemento (agua y/o mezcla química); (2) agente atrapador de aire, y (3) agente vaciador de aire. En este caso, la base de datos tendrá seis series de las correlaciones de datos (o perfiles de la curva NDR) con base en el efecto de cada uno de estos tres componentes en, respectivamente, el aire atrapado y la reología (revenimiento) del concreto, así como los datos del factor de escalamiento para ajustar los valores del concreto a través de las adiciones controladas de los tres componentes.

En aún otras modalidades, la memoria de la base de datos accesible mediante la CPU contiene información o datos almacenados en relación con uno o más diseños de la mezcla de concreto, fuente de ingredientes de la mezcla de concreto, temperatura del concreto, relación agua/cemento, y tiempo de la fabricación de los lotes para cada punto de datos en relación con los cambios en el aire atrapado y la reologia de las mezclas de concreto como son afectados por la dosis de ACA y dispersante de cemento administrados durante la operación de entrega de la mezcla de concreto.

En aún otras modalidades, la memoria de la base de datos accesible mediante la CPU contiene información o datos almacenados en relación con uno o más diseños de la mezcla de concreto, fuente de ingredientes de la mezcla de concreto, temperatura del concreto, relación agua/cemento, y tiempo desde la fabricación de los lotes y uno o más de estos datos se utiliza para seleccionar la curva de dosis-respuesta nominal o factor de escalamiento .

Se espera que los métodos de la invención sean empleados para medir y ajusfar cualquier característica de la reologia del concreto, incluyendo el revenimiento, flujo de revenimiento, y tensión de deformación. Las mediciones y ajustes de revenimiento probablemente serán de mayor interés, pero los inventores creen que otras características de la reología como puede ser el flujo de revenimiento o flujo conforme a DIN se pueden vigilar y ajusfar utilizando las metodologías de la presente invención.

En otros método ejemplares de la invención, el método de la invención en donde ambos componentes ACA y dispersante de cemento son alimentados en el mezclador de concreto cuando la mezcla de concreto es vigilada y se encuentra que está en no complimiento con el revenimiento y el contenido de aire elegidos se puede suspender para una porción del viaje de entrega, en donde la CPU se puede programar simplemente para adicionar el componente dispersante de concreto con el fin de alcanzar la reología elegida (o elegidas), y posiblemente también alcanzar el contenido de aire elegido. Puede ser posible, después de que los ingredientes del concreto (por ejemplo, cemento, agregados, agua) son cargados en el mezclador para hacer la mezcla de concreto, que únicamente el componente dispersante de cemento (agua, la mezcla reductora de agua como puede ser un superplastificador) necesita adicionarse hasta que la mezcla de concreto alcance el RT y AT y el concreto se pueda mantener utilizando únicamente la mezcla reductora de agua para mantener ambos, RCT y ACT, dentro de RT y AT. Después de esto, cuando el camión para la entrega de la mezcla se aproxima y/o entra en el lugar de construcción, la CPU se puede programar para activar el uso de ambos, la mezcla reductora de agua y ACA con el fin de mantener ambos, RCT y ACT, dentro de RT y AT.

En aún otros métodos ejemplares, el concreto se debe mezclar una cantidad prescrita para asegurar que el dispersante de cemento o AEA se distribuye completamente a través de toda la mezcla. Por ejemplo, si el concreto se mezcla en un tambor mezclador giratorio, el número de revoluciones requerido para mezclarlo completamente se puede fijar con base en la identidad del dispersante de cemento y/o ACA adicionada. Este mezclado total se debe proporcionar antes de descargar el concreto o repetir el paso ( c ) .

Los siguientes ejemplos se proporcionan únicamente con el propósito de ilustrar, y no se intenta limitar el alcance de la presente invención.

Ejemplo 1 La siguiente sección describe cómo generar una curva o perfil de dosis-respuesta para una mezcla determinada, en este caso un dispersante de cemento utilizado para generar un perfil de revenimiento. Una mezcla de concreto se hizo en un mezclador de laboratorio sin ninguna mezcla química adicionada. El revenimiento se midió separando porciones de muestra del concreto y colocándolas en un cono de revenimiento de acuerdo con la norma ASTM C143-05. El contenido de aire también se midió. Cuando esta prueba se hizo, la mezcla probada se desechó. Inmediatamente después de esto, otra mezcla de concreto que tiene el mismo diseño de la mezcla de concreto se hizo en el mismo mezclador de laboratorio, pero esta vez con una mezcla química (por ejemplo, dispersante de cemento de polímero policarboxilato) . El revenimiento y el contenido de aire se midieron otra vez. Cuando se hizo esta prueba, la mezcla se desechó. Un número de otras muestras sucesivas con base en idénticos factores de la mezcla (por ejemplo, temperatura, tipo de cemento, cantidad de aire y agua, relación agua/cemento, etc.) se puede hacer en el mezclador de laboratorio, pero cada uno variando únicamente en la cantidad de dosis de la mezcla. Excepto por la dosis de la mezcla, todas las otras variables se deben conservar constantes. Cada mezcla sucesiva se debe desechar después de la prueba. Los datos resultantes, si se grafican, parecerán una de las líneas graficadas que se muestran en las Figs. 2 y 5.

El proceso anterior se repitió después, pero para cada reiteración uno de los factores de la mezcla se varió mientras todos los otros factores de la mezcla se conservaron constantes. Los factores de la mezcla que variaron pueden incluir: 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 un factor de la mezcla variado también se graficaron como las diversas lineas que se muestran en la Fig. 1.

Sorprendentemente, cuando se realizó el método anterior, se descubrió que las curvas de dosis-respuesta, como se muestran en la Fig. 7, no intersecan. La propiedad de la mezcla de concreto (revenimiento por ejemplo) se puede ajusfar para referencia al comportamiento de cualquier curva o un promedio de todas esas curvas de dosis-respuesta, y el comportamiento de esa curva o pluralidad de curvas puede servir como una curva de dosis-respuesta nominal o de referencia durante la operación de la producción en tiempo real.

(Como se explicó anteriormente, la Fig. 8 es una versión simplificada de la Fig. 7 que muestra la curva de dosis- respuesta "mínima," "máxima," y promedio. La curva de dosis-respuesta promedio que se muestra en la Fig. 7 puede servir como una curva de dosis-respuesta nominal durante la operación de producción en tiempo real).

Ejemplo 2 El perfil o curvas NDR con base en el dispersante de cemento policarboxilato mencionado en el Ejemplo 1 anterior se probó en el campo utilizando un camión de mezcla de concreto que tiene un sistema de dosificación y vigilancia automática proporcionado por Verifi LLC de Ohio disponible bajo el nombre comercial VERIFI®. Este sistema de vigilancia midió el revenimiento con base en la presión hidráulica y velocidad de mezclado del tambor. Este sistema también puede inyectar la mezcla dispersante de cemento en el tambor mezclador de un tanque de almacenamiento químico pequeño montado en la defensa. (Véase también la Publicación de la Patente 2009/0037026 de Sostaric et al.) . Sobre un periodo de meses, se preparó una variedad de mezclas de concreto en el camión de la mezcla de concreto. Se obtuvo un perfil de dosis-respuesta nominal, similar al que se describe antes en el Ejemplo 1, y éste se utilizó como la referencia o perfil de dosis de referencia "nominal" ("NDR").

Un número de pruebas se corrieron utilizando el método ejemplar de la invención para diferentes operaciones de entregas de la mezcla de concreto, en donde el NDR se utilizó mediante la unidad de procesamiento de la computadora del sistema de dosificación y vigilancia automatizada para cada muestra de la 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 (por ejemplo, relación agua/cemento, relación agua/agregado, relación agregado fino/grueso, etc.). Y la mezcla reductora de agua (dispersante de cemento policarboxilato) se dosificó de acuerdo con el perfil NDR.

El uso del perfil NDR como una referencia para ajusfar el revenimiento actual resultó en cambios a la mezcla de concreto similares a aquellas sugeridas por el perfil NDR. Cuando la curva NDR se aplica primero, el cambio de revenimiento se utiliza para desarrollar el factor de escalamiento (SF) que después se utiliza en la adición de la mezcla.

En otros métodos ejemplares de la invención, el concreto se mezcla en el mezclador, después del Paso (e) , para un número de revoluciones del mezclador de concreto de acuerdo con la identidad del dispersante de cemento introducido en el concreto y/o la ACA. Esto se realiza ya sea antes de descargar el concreto del mezclador, o antes de repetir el paso (c) . En aún otros métodos ejemplares, los Pasos (c) a (e) se repiten, al menos una vez y más preferentemente más de una vez, hasta que el concreto se descarga del mezclador.

La Fig. 9 muestra que los valores del cambio de revenimiento, medido, real (se muestra mediante los puntos) coinciden estrechamente con los valores teóricos del cambio de revenimiento.

Ejemplo 3 Los inventores de la presente contemplan que los perfiles NDR se pueden generar de las curvas con base en al menos cuatro correlaciones de datos diferentes, como puede ser el efecto del dispersante de cemento en reologia (por ejemplo, revenimiento); efecto de ACA en el contenido de aire atrapado; efecto de la ACA en reologia (por ejemplo, revenimiento); y efecto del dispersante de cemento en el contenido de aire atrapado. Preferentemente, los perfiles NDR se basan en una pluralidad de diversas operaciones de entrega, que implican parámetros heterogéneos (por ejemplo, seleccionados de los diversas diseños de la mezcla de concreto, fuentes de ingredientes de la mezcla de concreto, temperaturas, grados de hidratación, relaciones de agua/cemento, y las cantidades de agregado. Cada una de las cuatro series de las correlaciones de datos (como se muestra en las Figs . 2-5 se esperaría que aparecieran con las mismas o similares características no intersecantes de las Curvas NDR en la Fig. 7). En las modalidades preferidas, los datos se pueden transmitir desde cada unidad CPU individual (por ejemplo, en cada sistema de control del proceso para el camión de entrega de la mezcla de concreto, o mezclador fijo de la planta de concreto) a una base de datos central para acceder en el futuro mediante las unidades CPU individuales, con el fin de permitir el uso de perfiles NDR actualizados.

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

Claims (17)

REIVINDICACIONES

1. Un sistema de mezclado para vigilar y ajustar el revenimiento y el contenido de aire en una mezcla cementosa, consiste en: (a) un tambor mezclador de concreto que contiene una mezcla de concreto que consiste en cemento hidratable, agregados, y agua para hidratar el cemento, la mezcla de concreto tiene un volumen total, cuando se mezcla de manera uniforme dentro del tambor mezclador de concreto, de 1.0 a 15.0 yardas cúbicas; ¡b) una unidad de procesamiento de la computadora y una memoria accesible mediante la unidad de procesamiento de la computadora, la unidad de procesamiento de la computadora está programada para ingresar y almacenar en la memoria accesible mediante la unidad de procesamiento de la computadora los intervalos de rendimiento de concreto en relación con: un revenimiento elegido o intervalo de revenimiento elegido; y un contenido de aire elegido o intervalo del contenido de aire elegido en donde un contenido de aire del concreto o el intervalo del contenido de aire está dentro de un intervalo de 1% a 10%; (c) la unidad de procesamiento de la computadora estando además programada para mezclar una mezcla de concreto contenida en el tambor mezclador de concreto y para obtener al menos un valor de revenimiento en tiempo actual y al menos un valor del contenido de aire en tiempo actual; (d) la unidad de procesamiento de la computadora estando además programada para comparar el al menos un valor de revenimiento en tiempo actual contra el revenimiento elegido o el intervalo de revenimiento elegido y el al menos un valor del contenido de aire en tiempo actual contra el contenido de aire elegido o intervalo del contenido de aire elegido hasta la detección de un evento de no conformancia, en donde el al menos un valor de revenimiento en tiempo actual no conforma con el revenimiento elegido o intervalo de revenimiento elegido y/o el al menos un valor del contenido de aire en tiempo actual no conforma con el contenido de aire elegido o el intervalo del contenido de aire elegido; y (e) la unidad de procesamiento de la computadora estando además programada para introducir en la mezcla de concreto contenida en el tambor mezclador de concreto, uno de al menos dos aditivos de composición diferente que consiste en: al menos un mezcla química para modificar el contenido de aire en la mezcla de concreto, en donde la al menos una mezcla química para modificar el contenido de aire en la mezcla de concreto contiene al menos una mezcla atrapadora de aire, al menos una mezcla vaciadora de aire, o mezcla de al menos una mezcla atrapadora de aire y al menos una mezcla vaciadora de aire; y al menos un dispersante de cemento para modificar el revenimiento de la mezcla de concreto, el al menos un dispersante de cemento consiste en al menos un dispersante polimérico, agua, o una mezcla de el al menos un dispersante polimérico y agua; la unidad de procesamiento de la computadora estando además programada para introducir la al menos una mezcla química para modificar el contenido de aire en la mezcla de concreto y/o al menos un dispersante de cemento siendo obtenido mediante el sistema de válvulas controlado por la unidad de procesamiento de la computadora de acuerdo con la memoria con acceso mediante la unidad de procesamiento de la computadora y, la memoria antes mencionada tiene al menos cuatro series de las correlaciones de datos consiste en el efecto de: (i) el dispersante de cemento en el revenimiento de la mezcla de concreto; (ii) la al menos una mezcla química para modificar el contenido de aire en la mezcla de concreto en el contenido de aire; (iii) la al menos un mezcla química para modificar el contenido de aire en la mezcla de concreto en el revenimiento de la mezcla de concreto; y (iv) el dispersante de cemento en el contenido de aire de la mezcla de concreto.

2. El sistema de mezclado de acuerdo con la reivindicación 1 en donde la al menos una mezcla química para modificar el contenido de aire en la mezcla de concreto es un agente atrapador de aire.

3. El sistema de mezclado de acuerdo con la reivindicación 1 en donde la al menos una mezcla química para modificar el contenido de aire en la mezcla de concreto es un agente vaciador de aire.

4. El sistema de mezclado de acuerdo con la reivindicación 1 en donde la al menos una mezcla química para modificar el contenido de aire en la mezcla de concreto contiene tanto un agente atrapador de aire como un agente vaciador de aire.

5. El sistema de mezclado de acuerdo con la reivindicación 1 en donde el al menos un dispersante de cemento es un polímero policarboxilato.

6. El sistema de mezclado de acuerdo con la reivindicación 1 en donde las cuatro series de correlaciones identificadas en (i), (ii) , (iii), y (iv) se basan en un valor promedio o medio calculado de al menos dos curvas de dosis-respuesta nominal.

7. El sistema de mezclado de acuerdo con la reivindicación 1 en donde las cuatro series de correlaciones identificadas en (i), (ii), (iii), y (iv) se basan en un valor promedio o medio calculado de una pluralidad de curvas de dosis-respuesta nominal.

8. El sistema de mezclado de acuerdo con la reivindicación 7 en donde, en las curvas de dosis-respuesta nominal, las al menos cuatro series de las correlaciones de datos implican al menos un parámetro no homogéneo seleccionado del grupo que consiste en: diseño de la mezcla de concreto, fuente de ingredientes de la mezcla de concreto, temperatura, grado de hidratación, relación agua/cemento, y cantidad de agregado.

9. El sistema de mezclado de acuerdo con la reivindicación 8 en donde, en las curvas de dosis-respuesta nominal, las al menos cuatro series de las correlaciones de datos implican al menos dos parámetros no homogéneos seleccionados del grupo que consiste en el diseño de la mezcla de concreto, fuente de ingredientes de la mezcla de concreto, temperatura del concreto, grado de hidratación, relación agua/cemento, y cantidad de agregado.

10. El sistema de mezclado de acuerdo con la reivindicación 1 en donde los cambios en el contenido de aire y revenimiento de la mezcla de concreto como son afectadas por la dosis de la mezcla química para modificar el contenido de aire en la mezcla de concreto y el dispersante de cemento administrados durante una operación de entrega de la mezcla de concreto se incorporan en las curvas de dosis-respuesta nominal y los factores de escalamiento por medio de los cuales las curvas de dosis-respuesta nominal y los factores de escalamiento se modifican; y los cambios de aire y revenimiento subsiguientes en la misma o una subsiguiente operación de entrega de la mezcla de concreto son efectuadas con base en las curvas de dosis-respuesta nominal o los factores de escalamiento modificados.

11. El sistema de mezclado de acuerdo con la reivindicación 10 en donde la unidad de procesamiento de la computadora se comunica de forma inalámbrica con la memoria de la base de datos accesible mediante la unidad de procesamiento de la computadora que tiene los datos relacionados con los cambios en el contenido de aire y revenimiento de las mezclas de concreto como son afectadas por la dosis de mezcla química para modificar el contenido de aire en la mezcla de concreto y dispersante de cemento administrados durante operación de entrega de la mezcla de concreto e incorporadas en las curvas de dosis-respuesta nominal considerando que las curvas de dosis-respuesta nominal y los factores de escalamiento se modifican, así como los datos relacionados con los cambios de aire y revenimiento en la misma o una subsiguiente operación de entrega de la mezcla de concreto como se efectúa con base en las curvas de dosis-respuesta nominal modificada o los factores de escalamiento modificados.

12. El sistema de mezclado de acuerdo con la reivindicación 32 en donde la memoria de la base de datos accesible mediante la unidad de procesamiento de la computadora almacena la información sobre uno o más de: diseño de la mezcla de concreto, fuente de ingredientes de la mezcla de concreto, temperatura del concreto, relación agua/cemento, y tiempo desde la fabricación de los lotes para cada punto de datos en relación con los cambios en el contenido de aire y revenimiento de las mezclas de concreto como son afectadas por la dosis de mezcla química para modificar el contenido de aire en la mezcla de concreto y el dispersante de cemento administrados durante la operación de entrega de la mezcla de concreto.

13. El sistema de mezclado de acuerdo con la reivindicación 12 donde uno o más del diseño de la mezcla de concreto, fuente de ingredientes de la mezcla de concreto, temperatura del concreto, relación agua/cemento, y tiempo desde la fabricación de los lotes se utilizan para seleccionar la curva de dosis-respuesta nominal o factor de escalamiento.

14. El sistema de mezclado de acuerdo con la reivindicación 1 en donde el dispersante de cemento consiste en agua y una mezcla reductora de agua.

15. El sistema de mezclado de acuerdo con la reivindicación 14 en donde el agua es el dispersante de cemento adicionado después de que los ingredientes son cargados en el tambor mezclador hasta alcanzar el revenimiento elegido o intervalo de revenimiento elegido y el contenido de aire elegido o intervalo del contenido de aire elegido, y la mezcla reductora de agua o superplastificador es el dispersante de cemento utilizado para mantener el al menos un valor de revenimiento en tiempo actual y el al menos un valor del contenido de aire en tiempo actual en el revenimiento elegido o intervalo de revenimiento elegido y el contenido de aire elegido o intervalo del contenido de aire elegido.

16. El sistema de mezclado de acuerdo con la reivindicación 1 en donde la unidad de procesamiento de la computadora además está programada, después de adicionar el aditivo en la mezcla de concreto, para girar el tambor mezclador que contiene la mezcla de concreto un número de revoluciones que es con base en la identidad del dispersante de cemento y/o la mezcla química para modificar el contenido de aire en la mezcla de concreto adicionada antes de descargar la mezcla de concreto o reanudar la vigilancia del revenimiento del concreto.

17. El sistema de mezclado de acuerdo con la reivindicación 1 en donde la unidad de procesamiento de la computadora está programada para repetir los siguientes pasos hasta que el concreto es descargado del mezclador: mezclar una mezcla de concreto contenida en el tambor mezclador de concreto y para obtener al menos un valor de revenimiento en tiempo actual y al menos un valor del contenido de aire en tiempo actual; comparar el al menos un valor de revenimiento en tiempo actual contra el revenimiento elegido o intervalo de revenimiento elegido y el al menos un valor de contenido de aire en tiempo actual contra el contenido de aire elegido o el intervalo del contenido de aire elegido hasta la detección de un evento de no conformancia, en donde el al menos un valor de revenimiento en tiempo actual no conforma con el revenimiento elegido o intervalo de revenimiento elegido y/o el al menos un valor del contenido de aire en tiempo actual no conforma con el contenido de aire elegido o intervalo del contenido de aire elegido; e introducir en la mezcla de concreto contenida en el mezclador de concreto, uno de al menos dos aditivos de composición diferente que consiste en: al menos un mezcla química para modificar el contenido de aire en la mezcla de concreto, en donde la al menos una mezcla química para modificar el contenido de aire en la mezcla de concreto contiene al menos una mezcla atrapadora de aire, al menos una mezcla vaciadora de aire, o la mezcla de al menos una mezcla atrapadora de aire y al menos una mezcla vaciadora de aire; y al menos un dispersante de cemento para modificar el revenimiento de la mezcla de concreto, el al menos un dispersante de cemento consiste en al menos un dispersante polimérico, agua, o una mezcla de el al menos un dispersante polimérico y agua; e introducir la al menos una mezcla química para modificar el contenido de aire en la mezcla de concreto y/o al menos un dispersante de cemento siendo obtenido mediante el sistema de válvula controlada mediante la unidad de procesamiento de la computadora de acuerdo con la memoria con acceso mediante la unidad de procesamiento de la computadora, la memoria antes mencionada tiene al menos cuatro series de las correlaciones de datos que contienen el efecto de: (i) el dispersante de cemento en el revenimiento de la mezcla de concreto; (ü) la al menos una mezcla química para modificar el contenido de aire en la mezcla de concreto en el contenido de aire; (iii) la al menos una mezcla química para modificar el contenido de aire en la mezcla de concreto en el revenimiento de la mezcla de concreto; y (iv) el dispersante de cemento en el contenido de aire de la mezcla de concreto.