DISPOSITIVO PARA LA MEDIDA DE PROPIEDADES DE FLUENCIA EN PROCESOS DE COMPACTACIÓN DE MEZCLAS SÓLIDO-FLUIDO.

Dispositivo para la medida de propiedades de fluencia en procesos de compactación de mezclas sólido-fluido,

que comprende una estructura de soporte (9) capaz de proporcionar vibraciones de frecuencia y amplitud variable, y adicionalmente:

- un dispositivo extrusor (20) sobre la estructura de soporte (9) mediante un bastidor (2) y una placa inferior (5), comprendiendo el dispositivo extrusor (20) un medio de desplazamiento lineal (1), un volumen intermedio (21) y una boquilla extrusora (8), constituida por dos medios de cierre (17) móviles independientes que pueden girar alrededor de sendos ejes (18),

- un medio de accionamiento (10) para el medio de desplazamiento lineal (11),

- un medio de calefacción (19) para calentar las paredes del volumen intermedio (21) a una temperatura entre 50ºC y 200ºC, y

- un sistema de adquisición de datos (11) para registrar la fuerza de acción del medio de desplazamiento lineal (1) y la temperatura de la mezcla.

Dispositivo para la medida de propiedades de fluencia en procesos de compactación de mezclas sólido-fluido Campo de la invención La presente invención se refiere a un dispositivo para la medida de propiedades reológicas o de fluencia durante la compactación de toda clase de mezclas sólido-fluido, sometidas a diferentes valores de temperatura, y obligadas a extruirse por una boquilla. Este dispositivo tiene especial aplicación en el estudio de la compactabilidad por extrusión de toda clase de mezclas asfálticas, y en especial de las mezclas asfálticas utilizadas en pavimentación.

Antecedentes de la invención En el proceso de pavimentación con mezclas asfálticas, las fases de extendido y compactación son sumamente importantes, ya que las propiedades del pavimento dependen en gran medida de la eficacia de éstas. Durante la fase de extendido se produce una cierta compactación inicial de la mezcla. Posteriormente, la fase de compactación tiene por objeto conseguir estabilidad, cohesión y resistencia estructural del pavimento, forzando a los áridos al contacto mediante la aplicación de cargas mecánicas. Este contacto se mantiene en el tiempo mediante la acción adhesiva del ligante.

Los esfuerzos mecánicos empleados en la compactación de pavimentos suelen ser:

- presión, mediante la aplicación de una fuerza por unidad de área,

- impacto, mediante la acción de una carga de corta duración, alta amplitud y baja frecuencia,

- vibración, mediante el golpeo con una carga de corta duración, alta frecuencia y baja amplitud, y

- manipulación, mediante la acción de reorientación de las partículas próximas.

Estos esfuerzos se aplican en una sola dirección reduciendo los espacios vacíos disponibles entre las partículas rodeadas de ligante, pero rara vez se produce la compactación actuando en varias direcciones y no se conocen situaciones en las que se produzca compactación mediante procesos de extrusión de la mezcla asfáltica.

La estabilidad de las mezclas asfálticas se consigue mediante fuerzas de fricción, resultado de la compactación, al mantener los áridos en contacto. La cohesión de la mezcla permite mantener unidos los componentes de la masa del pavimento en su tiempo de servicio, debido a la acción adhesiva del ligante sobre los áridos y el relleno mineral, dando lugar a un bajo contenido en huecos.

La compactibilidad de la mezcla asfáltica depende de las propiedades del árido y del ligante. La fricción entre partículas de árido ocasiona un aumento de la resistencia de la mezcla a la compactación, pero al mismo tiempo proporciona estabilidad a la mezcla compactada.

Para unas propiedades de los áridos dadas, el ligante caliente actúa como lubricante, atenuando la fricción entre ellos. Las propiedades mecánicas del ligante, por ejemplo la viscosidad, afectan a la extensión y compactación. Así, si la viscosidad es alta dificulta el movimiento de las partículas bajo la acción de compactación, pero si es muy baja, aunque se facilita el movimiento, la cohesión puede no ser suficiente para mantener unidas las partículas en la mezcla compactada.

Se están desarrollando tecnologías que permiten una buena extensión y compactación reduciendo la temperatura a la que, tradicionalmente, se vienen aplicando las mezclas en caliente. Estas tecnologías, que utilizan aditivos reductores de la viscosidad o reductores de la fricción de las mezclas asfálticas en condiciones de compactación, tienen como objetivo realizar la operación a menor temperatura sin alterar la cohesión y resistencia mecánica en condiciones de servicio.

En este contexto se hace necesario disponer de dispositivos que permitan establecer la relación existente entre las variables de extensión y compactación (áridos, ligante, cargas mecánicas, temperatura, etc.) y la cohesión final de la mezcla, con objeto de evaluar las prácticas más aconsejables para un proceso de aplicación de mezclas asfálticas eficiente.

Sumario de la invención Así, el objeto de la presente invención es proporcionar un dispositivo para la medida de propiedades de fluencia en procesos de compactación de mezclas sólido-fluido que permita realizar ensayos y estudios a nivel de laboratorio, y que sea aplicable a todo tipo de mezclas entre un ligante fluido y cargas sólidas. El dispositivo será de especial aplicación para la determinación de las propiedades de fluencia de la mezcla asfáltica, en un rango amplio de temperatura y presiones, durante el proceso de compactación.

La invención proporciona un dispositivo para la medida de propiedades de fluencia en procesos de compactación de mezclas sólido-fluido de los que comprenden una estructura de soporte sobre la que se montan diferentes componentes, en el que la estructura de soporte comprende medios capaces de proporcionar vibraciones de frecuencia y amplitud variable, y que comprende adicionalmente:

-un dispositivo extrusor, fijado sobre la estructura de soporte mediante un bastidor y una placa inferior, comprendiendo el dispositivo extrusor un medio de desplazamiento lineal, un volumen intermedio delimitado lateral, superior e inferiormente, y una boquilla extrusora, la cual está constituida por dos medios de cierre móviles independientes que pueden girar alrededor de sendos ejes por separado,

-un medio de accionamiento para accionar el medio de desplazamiento lineal, -un medio de calefacción capaz de calentar las paredes del volumen intermedio a una temperatura dentro del rango comprendido entre 50ºC y 200ºC, y -un sistema de adquisición de datos capaz de registrar de forma continua la fuerza de acción del medio de desplazamiento lineal y la temperatura de la mezcla. De acuerdo con una realización particular de la invención el medio de desplazamiento lineal del dispositivo extrusor es un cilindro hidráulico con un émbolo que desplaza una pieza en su extremo. De acuerdo con otra realización particular de la invención el volumen intermedio del dispositivo extrusor está delimitado por la placa inferior, unas paredes laterales y una placa superior. De acuerdo con otra realización particular de la invención el dispositivo extrusor comprende adicionalmente sendos medios de ajuste que controlan el cierre o apertura de los medios de cierre. De acuerdo con otra realización particular de la invención los medios de ajuste son tornillos de ajuste laterales. De acuerdo con otra realización particular de la invención el medio de accionamiento que acciona el medio de desplazamiento lineal es una bomba de caudal constante y regulable en el intervalo de presión 10-700 bar. De acuerdo con otra realización particular de la invención el medio de calefacción comprende resistencias eléctricas ubicadas en las paredes del volumen intermedio. De acuerdo con otra realización particular de la invención el sistema de adquisición de datos comprende dispositivos electrónicos conectados a un ordenador y el correspondiente software de adquisición de datos. Otras características y ventajas de la presente invención se desprenderán de la descripción detallada que sigue de una realización ilustrativa de su objeto en relación con las figuras que se acompañan.

Breve descripción de los dibujos La figura 1 muestra una vista frontal del dispositivo de la invención.

La figura 2 muestra una vista en planta del dispositivo de la invención, con la tapa superior del dispositivo extrusor montada. La figura 3 muestra una vista en planta del dispositivo de la invención, con la tapa superior del dispositivo extrusor desmontada.

La figura 4 muestra una vista general del dispositivo extrusor.

La figura 5 muestra una vista en detalle del dispositivo extrusor, con su tapa superior desmontada.

Descripción detallada de la invención El dispositivo es un sistema capaz de compactar, de manera preferente pero no limitada, mezclas asfálticas mediante un proceso de extrusión de las mismas. Comprende los siguientes elementos principales, de acuerdo con la realización de las figuras 1, 2 y 3:

a) Estructura de soporte 9 (banco de soporte y vibraciones) .

b) Dispositivo extrusor 20.

c) Medio de accionamiento 10 (centralita hidráulica) .

d) Medio de calefacción 19 (sistema de calefacción) .

e) Sistema de adquisición de datos 11.

Estructura de soporte 9 (banco de soporte y vibraciones)

El banco de soporte 9 (figura 1) es un sistema de dimensiones y resistencia adecuadas, especialmente diseñado para aplicar vibración de frecuencia y amplitud variable al dispositivo extrusor 20.

Dispositivo extrusor 20

Consiste en un dispositivo hidráulico de compactación de mezclas asfálticas mediante la extrusión de las mismas. Sus características...

1. Dispositivo para la medida de propiedades de fluencia en procesos de compactación de mezclas sólidofluido, de los que comprenden una estructura de soporte (9) sobre la que se montan diferentes componentes, caracterizado porque la estructura de soporte (9) comprende medios capaces de proporcionar vibraciones de frecuencia y amplitud variable, y porque dicho dispositivo comprende adicionalmente:

-un dispositivo extrusor (20) , fijado sobre la estructura de soporte (9) mediante un bastidor (2) y una placa inferior (5) , comprendiendo el dispositivo extrusor (20) un medio de desplazamiento lineal (1) , un volumen intermedio (21) delimitado lateral, superior e inferiormente, y una boquilla extrusora (8) , la cual está constituida por dos medios de cierre (17) móviles independientes que pueden girar alrededor de sendos ejes (18) por separado,

-un medio de accionamiento (10) para accionar el medio de desplazamiento lineal (11) ,

-un medio de calefacción (19) capaz de calentar las paredes del volumen intermedio (21) a una temperatura dentro del rango comprendido entre 50ºC y 200ºC, y

-un sistema de adquisición de datos (11) capaz de registrar de forma continua la fuerza de acción del medio de desplazamiento lineal (1) y la temperatura de la mezcla.

2. Dispositivo para la medida de propiedades de fluencia en procesos de compactación de mezclas sólidofluido, según la reivindicación 1, caracterizado porque el medio de desplazamiento lineal (1) del dispositivo extrusor

(20) es un cilindro hidráulico con un émbolo (3) que desplaza una pieza en su extremo.

3. Dispositivo para la medida de propiedades de fluencia en procesos de compactación de mezclas sólidofluido, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el volumen intermedio (21) del dispositivo extrusor (20) está delimitado por la placa inferior (5) , unas paredes laterales (12) y una placa superior (16) .

4. Dispositivo para la medida de propiedades de fluencia en procesos de compactación de mezclas sólidofluido, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el dispositivo extrusor (20) comprende adicionalmente sendos medios de ajuste (7) que controlan el cierre o apertura de los medios de cierre (17) .

5. Dispositivo para la medida de propiedades de fluencia en procesos de compactación de mezclas sólidofluido, según la reivindicación 4, caracterizado porque dichos medios de ajuste (7) son tornillos de ajuste laterales.

6. Dispositivo para la medida de propiedades de fluencia en procesos de compactación de mezclas sólidofluido, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el medio de accionamiento (10) que acciona el medio de desplazamiento lineal (1) es una bomba de caudal constante y regulable en el intervalo de presión 10-700 bar.

7. Dispositivo para la medida de propiedades de fluencia en procesos de compactación de mezclas sólidofluido, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el medio de calefacción (19) comprende resistencias eléctricas ubicadas en las paredes (5, 12, 16) del volumen intermedio (21) .

8. Dispositivo para la medida de propiedades de fluencia en procesos de compactación de mezclas sólidofluido, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el sistema de adquisición de datos (11) comprende dispositivos electrónicos conectados a un ordenador y el correspondiente software de adquisición de datos.